DE112009003495T5 - Apparatus and method for measuring six degrees of freedom - Google Patents

Apparatus and method for measuring six degrees of freedom

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DE112009003495T5
DE112009003495T5 DE200911003495 DE112009003495T DE112009003495T5 DE 112009003495 T5 DE112009003495 T5 DE 112009003495T5 DE 200911003495 DE200911003495 DE 200911003495 DE 112009003495 T DE112009003495 T DE 112009003495T DE 112009003495 T5 DE112009003495 T5 DE 112009003495T5
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lasernachführsystem
target
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Robert E. Bridges
John M. Hoffer
Brown Lawrence B.
Ackley Kevin R.
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Abstract

Ein Lasernachführsystem zum Messen von sechs Freiheitsgraden kann eine Hauptoptikanordnung einschließen, die zum Aussenden eines ersten Laserstrahls gegliedert ist, eine Musterprojektoranordnung, die zum Aussenden eines zweiten Laserstrahls gegliedert ist, der in ein zweidimensionales Muster geformt ist, und ein Ziel. A Lasernachführsystem for measuring six degrees of freedom may include a main optics assembly structured to emit a first laser beam, a pattern projector assembly structured to emit a second laser beam shaped into a two-dimensional pattern, and a target. Das Ziel kann einen Retroreflektor und eine Positionssensoranordnung einschließen. The target may include a retro-reflector and a position sensor arrangement. Ein Symmetriezentrum des Retroreflektors kann auf einer anderen Ebene als einer Ebene der Positionssensoranordnung bereitgestellt sein. A center of symmetry of the retroreflector may be provided on a different plane than a plane of the position sensor arrangement. Ein Verfahren zum Messen der Orientierung eines Ziels kann einschließen das Beleuchten des Ziels mit einem Laserstrahl mit einem zweidimensionalen Muster, das Aufnehmen der Position des zweidimensionalen Musters auf einer Positionssensoranordnung, um einen gemessenen Signaturwert des zweidimensionalen Musters zu erzeugen, und das Berechnen einer Orientierung des Ziels auf Grundlage des gemessenen Signaturwerts. A method of measuring the orientation of a target may include illuminating the target with a laser beam having a two-dimensional pattern, picking up the position of the two-dimensional pattern on the position sensor assembly to create a measured signature value of the two-dimensional pattern, and calculating an orientation of the target based on the measured signature value.

Description

  • REFERENZ ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 61/115,136, die am 11. November 2008 angemeldet wurde und deren gesamter Inhalt hier per Referenz eingefügt wird. This application claims the benefit of US provisional application Ser. No. 61 / 115.136, filed on November 11, 2008, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
  • HINTERGRUND BACKGROUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koordinatenmessvorrichtung. The present invention relates to a coordinate measuring device. Ein Satz von Koordinatenmessvorrichtungen gehört zu einer Instrumentenklasse, die dreidimensionale (3D)-Koordinaten eines Punktes durch Senden eines Laserstrahls zu dem Punkt misst. One set of coordinate measurement devices belongs to a class of instruments, the three-dimensional (3D) measuring coordinates of a point by sending a laser beam to the point. Der Laserstrahl kann direkt auf dem Punkt auftreffen oder kann auf einem Retroreflektorziel auftreffen, welches in Kontakt mit dem Punkt steht. The laser beam can impinge on the point or may impinge directly on a retroreflector target that is in contact with the point. In jedem Fall bestimmt das Instrument die Koordinaten des Punktes durch Messen der Entfernung und der zwei Winkel zu dem Ziel. In each case, the instrument determines the coordinates of the point by measuring the distance and the two angles to the target. Die Entfernung wird mit einer Entfernungsmessvorrichtung gemessen, wie einem Absolutentfernungsmesser oder einem Interferometer. The distance is measured with a distance-measuring device such as an absolute distance meter or an interferometer. Die Winkel werden mit einer Winkelmessvorrichtung wie einem Winkel-Encoder gemessen. The angles are measured with an angle-measuring device such as an angular encoder. Ein kardanischer Steuermechanismus innerhalb des Instruments richtet den Laserstrahl auf den Punkt von Interesse. A gimbal control mechanism within the instrument directs the laser beam to the point of interest. Exemplarische Systeme zur Bestimmung von Koordinaten eines Punktes sind in dem Exemplary systems for determining coordinates of a point in the US-Patent Nr. 4,790,651 US Pat. No. 4,790,651 von Brown et al. Brown et al. und dem and the US-Patent Nr. 4,714,339 US Pat. No. 4,714,339 von Lau et al. Lau et al. beschrieben. described.
  • Die Lasernachführung ist eine bestimmte Art von Koordinatenmessvorrichtung, die das Retroreflektorziel mit einem oder mehreren ausgesendeten Laserstrahlen nachverfolgt. The laser tracker is a particular type of coordinate-measuring device that tracks the retroreflector target with one or more emitted laser beams. Eine Koordinatenmessvorrichtung, die mit der Lasernachführung eng verwandt ist, ist der Laserscanner. A coordinate measuring device, which is closely related to the laser tracker is the laser scanner. Der Laserscanner richtet einen oder mehrere Laserstrahlen auf Punkte auf einer diffusen Oberfläche. The laser scanner directed one or more laser beams to points on a diffuse surface.
  • Normalerweise sendet die Lasernachführung einen Laserstrahl zu einem Retroreflektorziel. Normally, the laser tracker sends a laser beam to a retroreflector target. Ein gängiger Typ eines Retroreflektorziels ist der sphärisch befestigte Retroreflektor (SMR), welcher einen Würfelecken-Retroreflektor umfasst, der innerhalb einer metallischen Kugel eingebettet ist. A common type of retroreflector target is the spherically mounted retroreflector (SMR), which comprises a cube corner retroreflector embedded within a metallic ball. Der Würfelecken-Retroreflektor umfasst drei wechselseitig rechtwinklige Spiegel. The cube corner retroreflector comprises three mutually perpendicular mirrors. Der Scheitelpunkt, welcher der gemeinsame Schnittpunkt der drei Spiegel ist, befindet sich im Zentrum der Kugel. The vertex, which is the common intersection of the three mirrors, is located in the center of the sphere. Aufgrund dieser Anordnung der Würfelecke innerhalb der Kugel bleibt die senkrechte Entfernung von dem Scheitelpunkt zu jeder Oberfläche konstant, auf welcher der SMR ruht, sogar dann, wenn der SMR gedreht wird. Due to this arrangement of the cube corner within the sphere, the perpendicular distance from the apex to each surface remains constant, on which the SMR rests, even if the SMR is rotated. Folglich kann die Lasernachverfolgung die 3D-Koordinaten einer Oberfläche durch Verfolgen der Position eines SMR messen, wenn dieser über die Oberfläche bewegt wird. Consequently, the Lasernachverfolgung can measure the 3D coordinates of a surface by tracking the position of an SMR when this is moved over the surface. In anderen Worten, benötigt die Lasernachverfolgung zum Messen nur drei Freiheitsgrade (eine radiale Entfernung und zwei Winkel), um die 3D-Koordinaten einer Oberfläche vollständig zu charakterisieren. In other words, the Lasernachverfolgung required to measure only three degrees of freedom (a radial distance and two angles), to characterize the 3D-coordinates of a surface.
  • Dennoch gibt es Messungen, in denen sechs, anstatt nur drei, Freiheitsgrade benötigt werden. Nevertheless, there are measurements in which, instead of just three degrees of freedom needed six. Hier folgen Beispiele von vier solcher Messungen: (1) ein Sechs-Freiheitsgrade(6-DOF)-Nachverfolger misst den Ort einer Fühlerspitze, die sich außerhalb der Sicht des Nachverfolgers durch ein dazwischenliegendes Objekt befindet; Here are examples of four such measurements: (1) a six-degrees of freedom (6-DOF) -Nachverfolger measures the location of a probe tip that is out of sight of Nachverfolgers by an intervening object; (2) ein 6-DOF-Nachverfolger folgt der Bewegung einer Scanvorrichtung, die 3D-Koordinaten unter Verwendung eines Lichtmusters misst; (2) a 6-DOF Tracker follows the movement of a scanning device, the 3D coordinates measured using a light pattern; (3) ein 6-DOF-Nachverfolger findet die Orientierung, ebenso wie die Position eines Roboterendeffektors oder eines ähnlichen starren Körpers; (3) a 6-DOF Tracker finds the orientation, as well as the position of a robot end effector or the like rigid body; und (4) ein 6-DOF-Nachverfolger misst Fein-Objekt-Merkmale unter Verwendung einer feinen Fühlerspitze anstatt einer großen Kugeloberfläche eines SMR. and (4) a 6-DOF Tracker fine measures of object features using a fine probe tip rather than a large spherical surface of the SMR.
  • Einige Systeme auf Basis von Lasernachverfolgern sind verfügbar oder wurden zum Messen von sechs Freiheitsgraden vorgeschlagen. Some systems based on Lasernachverfolgern are available or have been proposed for measuring six degrees of freedom. In einem System werden eine Kamera und ein Lasernachverfolger mit einem Ziel mit einem Retroreflektor und mehreren Lichtpunkten verwendet. In a system of a camera and a Lasernachverfolger with a target with a retroreflector and a plurality of light spots are used. Exemplarische Beispiele sind in dem Exemplary examples are in the US-Patent 5973788 US Patent 5973788 von Pettersen et al. Pettersen et al. und dem and the US-Patent 6166809 US Patent 6166809 von Pettersen et al. Pettersen et al. beschrieben. described.
  • In einem zweiten System wird das Ziel nahezu senkrecht zu dem Nachverfolgerlaserstrahl mittels einer motorisierten oder einer Handjustierung gehalten. In a second system the target is kept almost perpendicular to the Nachverfolgerlaserstrahl by means of a motorized or manual adjustment. Ein Strahlteiler in dem Ziel sendet einiges des einfallenden Laserlichts zu einem Positionsdetektor, welcher Neigungs- und Gierwinkel des Ziels bestimmt. A beam splitter in the target transmits some of the incident laser light is determined which pitch and yaw angles of the target to a position detector. Der Rest des Lichts geht zu einem Retroreflektor. The rest of the light goes to a retroreflector. Von dem reflektierten Licht verläuft einiges zu einem Jocharisierenden Strahlteiler, zu Detektoren und zu Elektronik, welche den Zielrollwinkel bestimmt. Of the reflected light extends to a lot Jocharisierenden beam splitter to detectors and electronics, which determines the target roll angle. Das verbleibende Licht kehrt zu dem Nachverfolger zurück. The remaining light returns to the Tracker. Ein beispielhaftes System ist durch das An exemplary system is by the US-Patent 7230689 US Patent 7230689 von Lau beschrieben. described by Lau.
  • Ein drittes System ist das gleiche wie das zweite System, außer dass der Rollsensor durch einen Levelsensor ersetzt wird, der die Schräglage des Ziels relativ zur Schwerkraft misst. A third system is the same as the second system, except that the roll sensor is replaced by a level sensor which measures the tilt of the target relative to gravity. Ein beispielhaftes System ist in dem An exemplary system is in the US-Patent 7230689 US Patent 7230689 von Lau beschrieben. described by Lau.
  • In einem vierten System misst die Nachverfolgervorrichtung die Position eines Wüfelecken-Retroreflektors auch während des Abteilens von einigem des zurückkehrenden Lichts und des Sendens zu einem photoempfindlichen Feld zu einer Analyse. In a fourth system, the Nachverfolgervorrichtung measures the position of a retroreflector Wüfelecken during the Lens Abbey of some of the returned light and transmitting to a photosensitive field to an analysis. Das photoempfindliche Feld liest Markierungen, die absichtlich auf dem Retroreflektor hinterlassen wurden. The photosensitive field reads markings which were intentionally left on the retroreflector. Diese Markierungen können z. These markers can for. B. Schnittlinien der drei Würfelecken-Reflektionsebenen sein. be as cut lines of the three cube corner reflective levels. Die Neigungs-, Gier- und Rollwinkel des Retroreflektors können durch Analysieren des auf dem Feld dargestellten Musters herausgefunden werden. The pitch, yaw and roll angle of the retroreflector can be found out by analyzing the pattern shown in the field. Ein beispielhaftes System ist in dem An exemplary system is in the US-Patent 5267014 US Patent 5267014 von Prenninger beschrieben. described by Prenninger.
  • In einem fünften System ist eine Öffnung in den Scheitelpunkt des Würfelecken-Retroreflektors geschnitten. In a fifth system, an opening is cut into the apex of the cube corner retroreflector. Licht, welches durch die Öffnung verläuft, trifft auf einen Positionsdetektor, wodurch es die Neigungs- und Gierwinkel des Ziels bereitstellt. Light passing through the aperture is incident on a position detector, thereby providing the pitch and yaw angles of the target. Der Rollwinkel wird durch eines der drei Mittel herausgefunden. The roll angle is found by one of three means. In dem ersten Mittel misst eine Kamera, die auf dem Nachverfolger befestigt ist, beleuchtete Lichtpunkte in der Nähe des Retroreflektors. In the first means comprise a camera which is mounted on the Tracker, illuminated light points in the vicinity of the retroreflector measures. In dem zweiten Mittel sendet eine Lichtquelle, die auf dem Nachverfolger befestigt ist, Licht über einen relativ breiten Winkel aus, welches durch einen Positionsdetektor aufgenommen wird. In the second means comprises a light source which is mounted on the Tracker, light over a relatively wide angle sends out, which is received by a position detector. In dem dritten Mittel sendet eine Lichtquelle, die auf dem Nachverfolger befestigt ist, einen Laserstreifen auf das Ziel. In the third means sends a light source which is mounted on the Tracker, a laser stripe on the goal. Der Streifen wird durch eines oder mehrere lineare Felder aufgenommen. The strip is taken up by one or more linear arrays. Eine exemplarische Ausführungsform ist im An exemplary embodiment is US-Patent 7312862 US Patent 7312862 von Zumbrunn et al. of Zumbrunn et al. beschrieben. described.
  • Jedes dieser Systeme zum Erhalten von 6 Freiheitsgraden (DOF) mit einem Lasernachverfolger hat Nachteile. Each of these systems to obtain 6 degrees of freedom (DOF) with a Lasernachverfolger has drawbacks. Das erste System verwendet eine Kamera, um mehrere LEDs in der Nähe eines Retroreflektorziels zu sehen. The first system uses a camera to see multiple LEDs near a retroreflector target. Ein kommerzielles System dieser Art, welches zur Zeit verfügbar ist, weist eine Kamera auf, die oben auf einem Nachverfolger befestigt ist. A commercial system of this kind, which is available at the time, has a camera which is mounted on a Tracker above. Eine motorisierte Zenitachse schwenkt die Kamera und eine motorisierte Zoom-Linse fokussiert die Lichtpunkte. A motorized zenith axis pivots the camera and a motorized zoom lens focuses the light spots. Diese motorisierten Eigenschaften sind kompliziert und teuer. These motorized properties are complicated and expensive.
  • In einigen Ausführungsformen des zweiten Systems hält ein mechanischer Zwei-Achsen-Servomechanismus das Ziel in Richtung zurück zu dem Nachverfolger. In some embodiments of the second system, a mechanical two-axis servo mechanism keeps the target in the direction back to the Tracker. In anderen Ausführungsformen richtet der Benutzer das Ziel manuell in Richtung auf den Nachverfolger. In other embodiments, the user sets the destination manually towards the Tracker. In einem ersten Beispiel ist diese Ausführungsform kompliziert und teuer, und in einen zweiten Beispiel ist diese Ausführungsform unpraktisch für den Benutzer. In a first example, this embodiment is complicated and expensive, and in a second example, this embodiment is inconvenient for the user. Zusätzlich verwendet das zweite System einen Jocharisierenden Strahlteiler, welcher für einen hohen Jocharisierungskontrast senkrecht zu dem Laserstrahl stehen muss. Additionally, the second system uses a Jocharisierenden beam splitter which must be vertical for a high Jocharisierungskontrast to the laser beam. Aus diesem Grund neigt die Leistung in einem handgehaltenen System zu einer Verschlechterung. For this reason, the performance tends in a hand-held system to deteriorate.
  • In dem dritten System antworten Level-Sensoren auf Neigung (ein Schwerkrafteffekt) und Beschleunigung auf dieselbe Weise. respond to inclination (a gravity effect) and the acceleration in the same manner in the third system level sensors. Wenn also ein Neigungssensor in einem handgehaltenen Fühler angeordnet ist, können die resultierenden Beschleunigungen durch eine Handbewegung als eine Sensorneigung fehlinterpretiert werden. Thus, if an inclination sensor is arranged in a hand-held probe, the resulting accelerations can be misinterpreted by a hand movement as a sensor tilt. Um dieses Problem zu überwinden, fügen die Hersteller von Level-Sensoren manchmal Dämpfungsmechanismen ein (wie eine Dämpfungsflüssigkeit), um die Antwort zu verlangsamen. To overcome this problem, the manufacturer of Level sensors sometimes add damping mechanisms (such as a damping fluid) to slow the response. Solch ein gedämpfter Neigungssensor antwortet schleppend auf Veränderungen des Rollwinkels, was unerwünscht ist. Such a muffled inclination sensor responds slowly to changes in the roll angle, which is undesirable.
  • Das vierte System, welches Licht direkt von einem Strahlteiler zu einem photoempfindlichen Feld reflektiert, um Linien auf einer Würfelecke zu sehen, ist in seiner Feldtiefe beschränkt, bevor die Linienbilder auf dem Feld verschmiert und verdreht werden. The fourth system, which light directly reflected by a beam splitter to a photosensitive field to see lines on a corner cube, is limited in its depth of field before the line images are blurred in the field and twisted.
  • Das fünfte System verlangt, dass eine Öffnung in den Retroreflektor geschnitten ist, wobei die Leistung des Retrorflektors etwas verschlechtert wird. The fifth system requires that an opening is cut into the retro-reflector, the power of the Retrorflektors is somewhat deteriorated. Es ordnet einen Positionsdetektor hinter der Öffnung an, welcher ein photoempfindliches Feld oder ein positionsempfindlicher Detektor (PSD) sein kann. It assigns a position detector to behind the opening, which is a photo-sensitive panel or a position sensitive detector (PSD) can be. Diese Öffnung ist nur mäßig präzise in dem Fall des PSD, und relativ langsam in dem Fall des photoempfindlichen Feldes. This opening is only moderately accurate in the case of the PSD, and relatively slowly in the case of the photosensitive array. Zusätzlich befestigt das System eines von drei zusätzlichen Mitteln auf dem Nachführer. Additionally, the system is one of three additional means on the tracker attached. Alle drei Mittel, wie sie oben beschrieben sind, sind kompliziert und teuer. All three agents, as described above, are complicated and expensive.
  • Im Hinblick auf diese Beschränkungen besteht heutzutage eine Notwendigkeit für ein lasernachverfolgungsbasiertes 6-DOF-Meßsystem, welches einfach, kostengünstig und präzise ist. In view of these limitations, there is a need for a lasernachverfolgungsbasiertes 6-DOF measurement system which is simple, inexpensive and accurate nowadays.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
  • Zumindest eine Ausführungsform eines Lasernachführsystems zum Messen von sechs Freiheitsgraden, wobei das System eine Nachführeinheit einschließen kann und ein Ziel umfasst. At least one embodiment of a Lasernachführsystems for measuring six degrees of freedom, the system may include a tracking unit, and includes a target. Das Nachführziel kann eine Nutzlastanordnung einschließen, die um zumindest eine Achse drehbar ist. The Nachführziel may include a payload assembly having an axis rotatable about at least. Die Nutzlastanordnung kann eine Hauptoptikanordnung einschließen, die zum Aussenden eines ersten Laserstrahls gegliedert ist, und eine Musterprojektoranordnung, die zum Aussenden eines zweiten Laserstrahls gegliedert ist, der zu einem zweidimensionalem Muster geformt ist. The payload assembly may include a main optics assembly structured to emit a first laser beam, and a pattern projector assembly structured to emit a second laser beam shaped into a two-dimensional pattern. Das Ziel kann einen Retroreflektor einschließen und eine Positionssensoranordnung, die nahe dem Retroreflektor bereitgestellt ist. The target may include a retroreflector and a position sensor arrangement, which is provided near the retroreflector. Ein Symmetriezentrum des Retroreflektors ist mit einer anderen Ebene als einer Ebene der Positionssensoranordnung ausgestattet. A center of symmetry of the retroreflector is provided with a plane other than a plane of the position sensor arrangement.
  • Zumindest eine Ausführungsform einer Musterprojektoranordnung zur Verwendung in einem Lasernachführsystem zum Messen von sechs Freiheitsgraden kann einen Laser einschließen, der zum Aussenden eines Laserstrahls gegliedert ist, einen Strahlexpander, der zum Expandieren des zweiten Laserstrahls gegliedert ist, und ein Formelement, welches zum Formen des expandierten zweiten Laserstrahls zu einem zweidimensionalen Muster gegliedert ist. At least one embodiment of a pattern projector assembly for use in a Lasernachführsystem for measuring six degrees of freedom may include a laser that is structured to emit a laser beam, a beam expander structured to expand the second laser beam, and a mold member which second for molding of the expanded is the laser beam divided into a two-dimensional pattern.
  • Zumindest eine Ausführungsform eines Ziels zur Verwendung mit dem Lasernachführsystem zum Messen von sechs Freiheitsgraden kann einen Retroreflektor einschließen und eine Positionssensoranordnung, die nahe dem Retroreflektor angeordnet ist. At least one embodiment of a target for use with the Lasernachführsystem for measuring six degrees of freedom may include a retroreflector and a position sensor arrangement which is arranged near the retroreflector. Ein Symmetriezentrum des Retroreflektors ist auf einer anderen Ebene als einer Ebene der Positionssensoranordnung angeordnet. A center of symmetry of the retroreflector is arranged on a different plane than a plane of the position sensor arrangement.
  • Zumindest eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Messen einer Orientierung eines Ziels kann die Bereitstellung des Ziels mit einem Retroreflektor und einer Positionssensoranordnung, die nahe dem Retroreflektor bereitgestellt ist, einschließen, wobei ein Symmetriezentrum des Retroreflektors auf einer anderen Ebene als einer Ebene der Positionssensoranordnung bereitgestellt ist; At least one embodiment of a method for measuring an orientation of a target can with a retroreflector and a position sensor arrangement, which is provided near the retro-reflector, including the provision of the target, wherein a center of symmetry of the retroreflector is provided on a different plane than a plane of the position sensor arrangement; Beleuchten des Ziels mit einem Laserstrahl, der ein zweidimensionales Muster formt; Illuminating the target with a laser beam, which forms a two-dimensional pattern; Aufnehmen einer Position des zweidimensionalen Musters auf der Positionssensoranordnung einschließend, um einen gemessenen Signaturwert der Musterorientierung zu erzeugen; Receiving a position of the two-dimensional pattern on the position sensor arrangement including to create a measured signature value of the pattern orientation; ein iteratives Vergleichen des gemessenen Signaturwertes mit einem theoretischen Signaturwert enthaltend; iteratively comparing the measured signature value with a theoretical signature value comprising; und ein Berechnen einer Orientierung des Ziels von dem gemessenen Signaturwert enthaltend, wenn ein Unterschied zwischen dem gemessenen Signaturwert und dem theoretischen Signaturwert ein Konvergenzkriterium erfüllt. and calculating an orientation of the target from the measured signature value comprising, when a difference between the measured signature value and the theoretical signature value satisfies a convergence criterion.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
  • Beispielhafte Ausführungen sind mit Bezug auf die Zeichnungen gezeigt, welche nicht als beschränkend in Bezug auf den gesamten Bereich der Offenbarung gedacht sind und worin die Elemente in einigen FIGUREN gleich benannt sind. Exemplary embodiments are shown with reference to the drawings, which are not intended to be limiting with respect to the entire scope of the disclosure and in which the elements are given the same name in some figures.
  • 1 1 ist eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Sechs-Freiheitsgrade-Nachführsystems; is a perspective view of an exemplary six-degrees of freedom tracking system-; und and
  • 2 2 ist eine Explosionsansicht einer exemplarischen Nachführeinheit; is an exploded view of an exemplary tracking unit;
  • 3 3 ist eine Querschnittsansicht einer exemplarischen Nachführeinheit; is a cross-sectional view of an exemplary tracking unit; und and
  • 4 4 ist ein Blockdiagramm einer exemplarischen Nutzlastanordnung; is a block diagram of an exemplary payload structure; und and
  • 5 5 ist eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Nutzlastanordnung und eines exemplarischen Ziels; is a perspective view of an exemplary payload structure and an exemplary target; und and
  • 6 6 ist eine Draufsicht eines exemplarischen Musterprojektors; is a plan view of an exemplary pattern projector; und and
  • 7 7 ist eine Seitenansicht eines exemplarischen Musterprojektors; is a side view of an exemplary pattern projector; und and
  • 8 8th ist ein exemplarisches Übertragungsmuster eines exemplarischen Apodisers; is an exemplary transmission pattern of an exemplary Apodisers; und and
  • 9 9 ist ein dreidimensionales Schema, welches ein exemplarisches Strahlenmuster eines sich ausbreitenden Laserstrahls, einem Apodiser folgend, zeigt; is a three dimensional diagram showing an exemplary beam pattern of a propagating laser beam, a Apodiser following; und and
  • 10 10 ist ein dreidimensionales Schema, welches ein exemplarisches Strahlenmuster eines sich ausbreitenden Laserstrahls nach 30 m Strahlengang zeigt; is a three dimensional diagram showing an exemplary beam pattern of a propagating laser beam by 30 m beam path; und and
  • 11A 11A und and 11B 11B sind schematische Drauf- und Seitenansichten von Komponenten eines exemplarischen Ziels für Einfallswinkel von jeweils 0 und 45 Grad; are schematic top and side views of components of an exemplary target for angles of incidence of respectively 0 and 45 degrees; und and
  • 12A 12A und and 12B 12B sind schematische Drauf- und Seitenansichten von Komponenten eines exemplarischen Ziels für Einfallswinkel von jeweils 0 und 45 Grad; are schematic top and side views of components of an exemplary target for angles of incidence of respectively 0 and 45 degrees; und and
  • 13A 13A - 13K 13K sind schematische Drauf- und Seitenansichten von Komponenten eines exemplarischen Ziels für Einfallswinkel von 45 Grad. are schematic top and side views of components of an exemplary target for angles of incidence of 45 degrees. mit Neigungsrichtungen, die in 10-Grad-Schritten vom gesamten Gierwinkel zum gesamten Neigungswinkel variieren. with directions of inclination which vary in 10-degree steps from the entire yaw angle to the entire inclination angle.
  • 14 14 ist ein Graph, der eine Fehlercharakteristik einer möglichen Ausführungsform zeigt. is a graph showing an error characteristic of a possible embodiment.
  • 15 15 zeigt ein exemplarisches Verfahren zur Berechnung der Signatur eines Lasermusters auf Positionsdetektoren. showing an exemplary method for calculating the signature of a laser pattern on position detectors.
  • 16 16 zeigt ein exemplarisches iteratives Verfahren zum Berechnen einer Position auf einer Fühlerspitze. illustrates an exemplary iterative process for calculating a position on a probe tip.
  • 17 17 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lasernachführsystems mit zumindest zwei Kameraanordnungen shows a perspective view of a Lasernachführsystems with at least two camera assemblies
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENT
  • Wie in As in 1 1 gezeigt, kann ein beispielhaftes Sechs-Freiheitsgrade(6DOF)-Nachführsystem shown an exemplary six-degrees of freedom (6DOF) can -Nachführsystem 1000 1000 eine Nachführeinheit a tracking unit 100 100 , ein Ziel , a target 400 400 , eine Energiezufuhr/Steuereinheit , A power supply / control unit 10 10 und einen Computer and a computer 20 20 umfassen. include. Sechs Freiheitsgrade können z. Six degrees of freedom z can. B. die x-, y-, z-Koordinaten und die Neigungs-, Roll- und Gierwinkel eines Ziels For example, the x, y, z coordinates and pitch, roll and yaw angles of a target 400 400 sein. his.
  • Die Nachführeinheit the tracking unit 100 100 kann eine Azimutanordnung can an azimuth arrangement 110 110 , eine Zenitanordnung A Zenit arrangement 140 140 und eine Nutzlastanordnung and a payload structure 170 170 umfassen. include. Die Azimutanordnung The azimuth arrangement 110 110 ist stationär mit Bezug zu dem Ständer, auf welchem sie befestigt ist. is stationary with respect to the stator, to which it is attached. Die Zenitanordnung The Zenit arrangement 140 140 rotiert um die Azimutachse rotates around the azimuth axis 510 510 , und die Nutzlastanordnung And the payload structure 170 170 rotiert um die Zenitachse rotates about the zenith axis 520 520 . , Zusätzlich, da die Nutzlastanordnung In addition, as the payload structure 170 170 an der Zenitanordnung at the zenith arrangement 140 140 befestigt ist, dreht sie sich um die Azimutachse is mounted to rotate about the azimuth axis 510 510 ebenso wie um die Zenitachse as well as to the zenith axis 520 520 . ,
  • Die Energiezufuhr/Steuereinheit The power supply / control unit 10 10 stellt Energie für die Nachführeinheit provides energy for the tracking unit 100 100 zur Verfügung und kann ebenso Steuerungs- und Berechnungsfunktionen bereitstellen. available as well as control and calculation functions can provide. Der Computer The computer 20 20 kann eine Vielfalt von Software-Paketen zum Analysieren und Anzeigen von Daten benutzen. can use for analyzing and displaying data, a variety of software packages.
  • Das Ziel The goal 400 400 umfasst einen Retroreflektor comprises a retroreflector 410 410 , eine Positionssensoranordnung , A position sensor arrangement 430 430 , einen Fühlerkörper A sensor body 450 450 , einen Fühlerstift A stylus 460 460 , eine Fühlerspitze A probe tip 470 470 , einen Positionsgeberfleck , A position transmitter spot 480 480 , Elektronik (nicht gezeigt), und eine Batterie (nicht gezeigt). , Electronics (not shown) and a battery (not shown). Der Positionsgeberfleck The position sensor spot 480 480 ist in is in 5 5 gezeigt. shown. Die Positionssensoranordnung The position sensor arrangement 430 430 umfasst Positionsdetektoren includes position detectors 432 432 und optische Filter and optical filters 434 434 . , Elemente des Ziels Elements of the target 400 400 sind starr aneinander befestigt. are rigidly attached to each other. Ein Laserstrahl a laser beam 550 550 wird durch die Nachführeinheit is determined by the tracking unit 100 100 ausgesendet und schneidet den Retroreflektor sent out and cuts the retroreflector 410 410 und die Positionsdetektoren and the position detectors 432 432 . ,
  • AZIMUT- UND ZENITANORDNUNGEN Azimuth and zenith ARRANGEMENTS
  • Details der Nachführeinheit Details of the tracking unit 100 100 sind in der Explosionsanordnung in in the explosion arrangement 2 2 und im Querschnitt in and in cross section in 3 3 gezeigt. shown. Die Azimutanordnung The azimuth arrangement 110 110 umfasst ein Arbeitsgehäuse includes a work enclosure 112 112 , eine Azimut-Encoder-Anordnung , An azimuth encoder assembly 120 120 , untere und obere Azimutlager , Lower and upper yaw bearing 114A 114A , . 114B 114B , eine Azimut-Motoranordnung , An azimuth motor assembly 125 125 , eine Azimut-Schleifring-Anordnung , An azimuth and slip ring arrangement 130 130 und Azimut-Leiterplatten and azimuth circuit boards 135 135 . ,
  • Der Zweck der Azimut-Encoder-Anordnung The purpose of azimuth encoder assembly 120 120 ist die präzise Messung des Rotationswinkels des Jochgehäuses is the precise measurement of the rotation angle of the yoke housing 142 142 in Bezug auf das Betriebsgehäuse in terms of the operating housing 112 112 . , Die Azimut-Encoder-Anordnung The azimuth encoder assembly 120 120 umfasst eine Encoder-Scheibe includes an encoder disc 121 121 und eine Lesekopf-Anordnung and a read head assembly 122 122 . , Die Encoder-Scheibe The encoder disc 121 121 ist am Schaft des Jochgehäuses is the shaft of yoke housing 142 142 befestigt, und die Lesekopf-Anordnung fixed and the read head assembly 122 122 ist an der stationären Betriebsanordnung is attached to the stationary operating arrangement 110 110 befestigt. attached. Die Lesekopf-Anordnung The reading head arrangement 122 122 umfasst eine Leiterplatte, auf welcher einer oder mehrere Leseköpfe befestigt sind. includes a printed circuit board on which one or more read heads are fastened. Laserlicht wird von den Leseköpfen gesendet und an feinen Gratlinien auf der Encoder-Scheibe Laser light sent from read heads and fine ridge lines on the encoder disk 121 121 reflektiert. reflected. Das reflektierte Licht wird durch Decoder auf dem Encoder-Lesekopf oder den Encoder-Leseköpfen aufgenommen und verarbeitet, um den Rotationswinkel der Encoder-Scheibe in Bezug auf die starren Leseköpfe herauszufinden. The reflected light is received by the decoder to the encoder read head or the encoder read heads and processed to determine the rotation angle of the encoder disk with respect to the rigid read heads.
  • Die Azimut-Motoranordnung The azimuth motor assembly 125 125 umfasst einen Azimutmotor-Rotor comprises an azimuth motor rotor 126 126 und einen Azimutmotor-Stator and an azimuth motor stator 127 127 . , Der Azimutmotor-Rotor umfasst Permanent-Magnete, die direkt an dem Schaft des Jochgehäuses The azimuth motor rotor comprises permanent magnets attached directly to the shaft of yoke housing 142 142 befestigt sind. are attached. Der Azimutmotor-Stator The azimuth motor stator 127 127 umfasst Feldwicklungen, die ein vorgegebenes magnetisches Feld erzeugen. comprises field windings that generate a prescribed magnetic field. Dieses magnetische Feld wirkt mit den Magneten des Azimutmotor-Rotors This magnetic field interacts with the magnets of the azimuth motor rotor 126 126 zusammen, um die gewünschte Rotationsbewegung zu erzeugen. together to produce the desired rotational movement. Der Azimutmotor-Stator The azimuth motor stator 127 127 ist an dem Betriebsrahmen is fixed to the operating frame 112 112 befestigt fixed
  • Die Azimut-Leiterplatten Azimuth circuit boards 135 135 sind eine oder mehrere Leiterplatten, die elektrische Funktionen bereitstellen, die von den Azimutkomponenten wie Encoder oder Motor benötigt werden. one or more circuit boards that provide electrical functions required by the azimuth components such as the encoder or motor. Die Azimut-Schleifring-Anordnung The Azimuth slip ring assembly 130 130 umfasst einen äußeren Teil comprises an outer part 131 131 und einen inneren Teil and an inner part 132 132 . , Ein Drahtbündel A wire bundle 138 138 tritt von der Energiezufuhr/Steuereinheit occurs from the power supply / control unit 10 10 aus und kann Energie zu dem Nachführer oder Signale zu oder von dem Nachführer leiten. and can conduct energy to the tracker or signals to or from the tracker. Einige der Drähte des Drahtbündels Some of the wires of the wire bundle 138 138 können zu Anschlüssen auf den Leiterplatten gerichtet sein. may be directed to connectors on circuit boards. In dem in Where in 3 3 gezeigten Beispiel werden Drähte zu den Azimut-Leiterplatten In the example shown are wires to the azimuth PCBs 135 135 , der Encoder-Lesekopfanordnung , The encoder read head arrangement 122 122 und der Azimut-Motoranordnung and the azimuth motor assembly 125 125 gerichtet. directed. Andere Drähte werden zu dem inneren Teil Other wires to the inner part 132 132 der Schleifring-Anordnung the slip ring assembly 130 130 gerichtet. directed. Der innere Teil The inner part 132 132 ist an der Betriebsanordnung is attached to the operating assembly 110 110 befestigt und bleibt folglich stationär. fixed and thus remains stationary. Der äußere Teil The outer portion 131 131 ist an der Jochanordnung is attached to the yoke assembly 140 140 befestigt und dreht sich folglich relativ zu dem inneren Teil fixed and thus rotates relative to the inner part 132 132 . , Die Schleifring-Anordnung The slip ring assembly 130 130 ist gestaltet, um einen elektrischen Kontakt mit einer niedrigen Impedanz zu ermöglichen, wenn der äußere Teil is designed to allow an electrical contact with a low impedance, when the outer portion 131 131 mit Bezug zu dem inneren Teil with respect to the inner part 132 132 rotiert. rotates.
  • Die Zenitanordnung The Zenit arrangement 140 140 umfasst ein Jochgehäuse includes a yoke housing 142 142 , eine Zenit-Encoder-Anordnung A zenith encoder assembly 150 150 , linke und rechte Zenitlager , Left and right zenith bearings 144A 144A , . 144B 144B , eine Zenit-Motoranordnung , A Zenit-engine layout 155 155 , eine Zenit-Schleifring-Anordnung , A zenith and slip ring arrangement 160 160 und eine Zenit-Leiterplatte and a Zenit-board 165 165 . ,
  • Der Zweck der Zenit-Encoder-Anordnung The purpose of the zenith encoder assembly 150 150 ist die präzise Messung des Rotationswinkels des Nutzlastrahmens is the precise measurement of the rotational angle of the payload frame 172 172 in Bezug auf das Jochgehäuse with respect to the yoke housing 142 142 . , Die Zenit-Encoder-Anordnung The zenith encoder assembly 150 150 umfasst eine Zenit-Encoder-Scheibe includes a zenith encoder disk 151 151 und eine Zenit-Lesekopf-Anordnung and a zenith read head arrangement 152 152 . , Die Encoder-Scheibe The encoder disc 151 151 ist an dem Nutzlastgehäuse is attached to the payload housing 142 142 befestigt, und die Lesekopf-Anordnung fixed and the read head assembly 152 152 ist an dem Jochgehäuse is to the yoke housing 142 142 befestigt. attached. Die Zenit-Lesekopf-Anordnung The Zenit-write head assembly 152 152 umfasst eine Leiterplatte, auf welcher einer oder mehrere der Leseköpfe befestigt sind. includes a printed circuit board on which one or more of the read heads are fastened. Laserlicht wird von den Leseköpfen gesendet und von feinen Gratlinien auf der Encoder-Scheibe Laser light sent from read heads and fine ridge lines on the encoder disk 151 151 reflektiert. reflected. Reflektiertes Licht wird durch die Detektoren auf dem oder den Encoder-Leseköpfen aufgenommen und weiterverarbeitet, um den Winkel der rotierenden Encoder-Scheibe in Relation zu den starren Leseköpfen herauszufinden. Reflected light is received by the detectors on the one or more encoder read heads and further processed to determine the angle of the rotating encoder disk in relation to the rigid read heads.
  • Die Zenitmotor-Anordnung The Zenit-engine layout 155 155 umfasst einen Zenitmotor-Rotor includes a zenith motor rotor 156 156 und einen Zenitmotor-Stator and a zenith motor stator 157 157 . , Der Zenitmotor-Rotor The zenith motor rotor 156 156 umfasst Permanent-Magnete, die direkt an der Welle des Nutzlastrahmens comprises permanent magnets attached directly to the shaft of the payload frame 172 172 befestigt sind. are attached. Der Zenitmotor-Stator The Zenith motor stator 157 157 umfasst Feldwicklungen, die ein vorgegebenes magnetisches Feld erzeugen. comprises field windings that generate a prescribed magnetic field. Dieses magnetische Feld wirkt mit den Rotormagneten zusammen, um die gewünschte Rotationsbewegung zu erzeugen. This magnetic field interacts with the rotor magnets to produce the desired rotational movement. Der Zenitmotor-Stator The Zenith motor stator 157 157 ist an dem Jochrahmen is attached to the yoke frame 142 142 befestigt. attached.
  • Die Zenit-Schalterplatte The Zenit-switch plate 165 165 weist eine oder mehrere Schalterplatten auf, die elektrische Funktionen bereitstellen, die durch die Zenitkomponenten benötigt werden, wie der Encoder und der Motor. includes one or more switch boards that provide electrical functions required by the zenith components such as the encoder and the motor. Die Zenit-Schleifring-Anordnung The zenith slip ring assembly 160 160 umfasst einen äußeren Teil comprises an outer part 161 161 und einen inneren Teil and an inner part 162 162 , Das Drahtbündel , The wire bundle 168 168 tritt von dem äußeren Azimut-Schleifring occurs from the outer azimuth slip ring 131 131 aus und kann Energie oder Signale übertragen. and can transfer energy or signals. Einige der Drähte des Drahtbündels Some of the wires of the wire bundle 168 168 können auf Anschlüsse auf der Leiterplatte gerichtet sein. may be directed to connectors on the board. In dem in Where in 3 3 gezeigten Beispiel sind die Drähte auf die Zenit-Leiterplatte In the example shown, the wires are on the Zenit board 165 165 , auf die Zenit-Motoranordnung At the zenith motor assembly 150 150 und auf die Encoder-Lesekopf-Anordnung and to the encoder read head assembly 152 152 gerichtet. directed. Andere Drähte sind zu dem inneren Teil Other wires to the inner part 162 162 der Schleifring-Anordnung the slip ring assembly 160 160 gerichtet. directed. Der innere Teil The inner part 162 162 ist an dem Jochrahmen is attached to the yoke frame 142 142 befestigt und rotiert folglich nur in dem Azimut-Winkel und nicht in dem Zenit-Winkel. fixed and thus rotated only in the azimuth angle and not in the zenith angle. Der äußere Teil The outer portion 161 161 ist an dem Nutzlastrahmen is attached to the payload frame 172 172 befestigt und dreht sich folglich sowohl in dem Zenit- als auch dem Azimut-Winkel. fixed and thus rotates in both the zenith and the azimuth angle. Die Schleifring-Anordnung The slip ring assembly 160 160 ist gestaltet, um einen elektrischen Kontakt mit einer niedrigen Impedanz zu ermöglichen, wenn der äußere Teil is designed to allow an electrical contact with a low impedance, when the outer portion 161 161 mit Bezug zu dem inneren Teil with respect to the inner part 162 162 rotiert. rotates.
  • HAUPTOPTIK-ANORDNUNG KEY OPTICAL ARRANGEMENT
  • Die Nutzlastanordnung The payload structure 170 170 umfasst eine Hauptoptik-Anordnung comprises a main optics assembly 200 200 und eine Musterprojektor-Anordnung and a pattern projector assembly 300 300 , wie in , as in 4 4 gezeigt. shown. Die Hauptoptik-Anordnung The main optical arrangement 200 200 umfasst einen elektrischen Modulator comprises an electrical modulator 210 210 , einen Laser , A laser 215 215 , Entfernungsbearbeitungselektronik , Removal processing electronics 220 220 , einen Positionsdetektor , A position detector 230 230 , Strahlenteiler , Beam splitters 240 240 , . 242 242 ; ; einen zweifarbigen Strahlenteiler a dichroic beam splitter 244 244 und ein Ausgabefenster and an output window 246 246 . , Laserlicht, welches durch den Laser Laser light by the laser 215 215 ausgesendet wird, verläuft durch den Strahlenteiler is emitted passes through the beam splitter 240 240 . , Dieser Strahlenteiler kann aus Glas sein, wie in This beam splitter may be made of glass, as in 4 4 gezeigt, oder es kann ein Faser-optischer Strahlenteiler sein. shown, or it may be a fiber-optic beam splitter. Der Strahlenteiler The beam splitter 240 240 überträgt einen Teil des Laserlichts transmits part of the laser light 250 250 und reflektiert den Rest. Der Strahlenteiler and reflects the rest. The beam splitter 240 240 wird benötigt, um den Teil des zurückkehrenden (retroreflektierten) Laserlichts zu der Entfernungsverarbeitungselektronik is required around the part of the returning (retroreflected) laser light to the distance processing electronics 220 220 zu übertragen. transferred to. Der Typ des Entfernungsmeßsystems, der in The type of the ranging system, in 4 4 gezeigt ist, ist ein Absolutentfernungsmesser (ADM) auf Basis einer Intensitätsmodulation und Phasenmessverfahren. is shown, an absolute distance meter (ADM) based on an intensity modulation and phase measurement method. Ein beispielhafter ADM dieser Art ist in dem An example of this type is in the ADM US-Patent 7352446 US Patent 7352446 von Bridges und Hoffer beschrieben. described by Bridges and Hoffer. Alternativ könnte eine andere Art von ADM verwendet werden, oder der Entfernungsmesser in der Hauptoptik-Anordnung Alternatively, a different type of ADM could be used, or the distance meter in the main optics assembly 200 200 könnte ein Interferometer (IFM) anstatt ein ADM sein. could be an interferometer (IFM) instead of an ADM. Im letzteren Fall würde der elektrische Modulator In the latter case, the electrical modulator would 210 210 nicht benötigt werden, und die Verarbeitungselektronik würde von einer anderen Art sein. are not required, and the processing electronics would be of a different kind. Auch die Laser würden anders sein. The lasers would be different. Für ein IFM müsste der Laser bei einer bekannten Wellenlänge frequenzstabilisiert sein, und er müsste eine lange Kohärenzlänge aufweisen. For a IFM the laser would have to be stabilized in frequency at a known wavelength, and he would have to have a long coherence length. Für ein ADM würde der Laser vorzugsweise zur Modulation bei Frequenzen von zumindest einigen GHz in der Lage sein. For ADM, the laser would preferably be for modulation at frequencies of at least some GHz capable. Es ist ebenso möglich, IFM und ADM in der Hauptoptik-Anordnung It is also possible to IFM and ADM in the main optics assembly 200 200 zu kombinieren. to combine. In diesem Fall würde ein geeigneter Strahlenteiler verwendet werden, um die IFM- und ADM-Laserstrahlen auf dem Weg nach draußen zu kombinieren und die Laserstrahlen auf dem Weg zurück nach innen zu trennen. In this case, a suitable beam splitter would be used to combine the IFM and ADM laser beams on the way out and separate the laser beams on the way back inside.
  • Nach dem Durchgang durch den Strahlenteiler After passing through the beam splitter 240 240 verläuft der Laserstrahl passing the laser beam 250 250 weiter zu dem Strahlenteiler further to the beam splitter 242 242 . , Dieser Strahlenteiler überträgt den Großteil des Laserlichts (z. B. 85%) und reflektiert den Rest (z. B. 15%). This beam splitter transmits the majority of the laser light (eg., 85%), and reflects the rest (eg., 15%). Der Zweck des Strahlenteilers The purpose of the beam splitter 242 242 liegt darin, einen Teil des zurückkehrenden (retroreflektierten) Laserlichts zu dem Positionsdetektor lies in a part of the returning (retroreflected) laser light to the position detector 230 230 zu senden, wie im Folgenden erklärt. to send, as explained below. Der Laserstrahl the laser beam 250 250 verläuft durch den zweifarbigen Strahlenteiler passes through the dichroic beam splitter 244 244 und verläuft zu dem Ausgabefenster and extends to the output window 246 246 , durch welches er die Nachführeinheit , Through which it controls the tracking unit 100 100 verlässt. leaves. Der Zweck des zweifarbigen Strahlenteilers The purpose of the two-color beam splitter 244 244 ist es, dem Laserstrahl is the laser beam 250 250 zu ermöglichen, mit dem Laserstrahl to allow the laser beam 370 370 kombiniert zu werden, der in einer Streifenprojektionsanordnung to be combined in a stripe projection arrangement 300 300 auf dem Weg aus der Nachführeinheit on the way out of the tracking unit 100 100 erzeugt wurde. was produced. Der zweifarbige Strahlenteiler The two-color beam splitter 244 244 besteht aus Glas und ist beschichtet, vorzugsweise mit mehreren Schichten eines dünnen dielektrischen Folienmaterials, um die Übertragung einiger Wellenlängen und die Reflektion anderer Wellenlängen zu ermöglichen. made of glass and is coated, preferably, to enable a plurality of layers of a thin dielectric sheet material, the transfer of some wavelengths and the reflectance of other wavelengths. Wenn z. If z. B. der Laser B. the laser 215 215 ein verteilter Feedback(DFB)-Laser mit einer Wellenlänge von 1550 nm ist und der Laser a distributed feedback (DFB) laser having a wavelength of 1550 nm and the laser 315 315 ein Diodenlaser mit der Wellenlänge von 635 nm ist, dann würde der zweifarbige Strahlenteiler a diode laser having a wavelength of 635 nm, then would the two-color beam splitter 244 244 beschichtet sein, um das 1550 nm-Laserlicht zu übertragen und um das 635 nm-Laserlicht zu reflektieren. be coated to transmit the 1550 nm laser light and to reflect the 635 nm laser light.
  • Der Laserstrahl the laser beam 550 550 , der aus der Nachführeinheit Consisting of the tracking unit 100 100 heraus verläuft, ist eine Kombination der Laserstrahlen runs out, is a combination of laser beams 250 250 und and 370 370 . , Der Laserstrahl the laser beam 250 250 trifft den Retroreflektor hits the retroreflector 410 410 . , Es ist wünschenswert, die Größe des Laserstrahls It is desirable that the size of the laser beam 250 250 über den Messbereich des Nachführers zu minimieren, um eine Begrenzung des Laserstrahls to minimize over the measuring range of the Nachführers to a limitation of the laser beam 250 250 durch den Retroreflektor through the retroreflector 410 410 zu reduzieren, welcher ein Würfelecken-Retrorflektor sein kann. reduce, which can be a cube corner Retrorflektor. Um die Größe des Laserstrahls To reduce the size of the laser beam 250 250 über den Messbereich zu minimieren, ist das Profil des Laserstrahls so nahe wie möglich zu einer Gauss-Funktion geformt. to minimize over the measurement range, the profile of the laser beam is as close as possible formed into a Gaussian function. Dies führt zu dem kleinstmöglichen Divergenzwinkel für den sich ausbreitenden Laserstrahl. This leads to the smallest possible angle of divergence for the propagating laser beam.
  • Wenn der Laserstrahl When the laser beam 250 250 auf das Zentrum des Retroreflektors the center of the retroreflector 410 410 trifft, wird der Laserstrahl auf seinem Ausgangsweg zu der Nachführeinheit applies, the laser beam on its output path to the tracking unit is 100 100 zurückgeführt. recycled. Wenn der Laserstrahl When the laser beam 250 250 nicht das Zentrum des Retroreflektors not the center of the retroreflector 410 410 trifft, wird der Laserstrahl zu der anderen Seite des Retroreflektors applies the laser beam to the other side of the retroreflector is 410 410 reflektiert und kehrt parallel, aber nicht zusammenfallend mit dem herauskommenden Laserstrahl reflected and returns parallel, but not coincident with the laser beam coming out 250 250 zurück. back.
  • Wenn das Laserlicht When the laser light 250 250 wieder in die Nachführeinheit back to the tracking unit 100 100 durch das Ausgabefenster through the output window 246 246 eintritt, verläuft es durch den zweifarbigen Strahlenteiler occurs, it passes through the dichroic beam splitter 244 244 und wandert zum Strahlenteiler and travels to the beamsplitter 242 242 , der einiges des zurückgekehrten Lichts zu dem Positionsdetektor That some of the returned light to the position detector 230 230 reflektiert. reflected. Wenn der Laserstrahler If the laser emitter 250 250 das Zentrum des Retroreflektors the center of the retroreflector 410 410 trifft, trifft der zurückkehrende Laserstrahl das Zentrum des Positionsdetektors applies, the returning laser beam strikes the center of the position detector 230 230 . , Wenn der zurückkehrende Laserstrahl nicht das Zentrum des Positionsdetektors If the returning laser beam is not the center of the position detector 230 230 trifft, dann trifft der zurückkehrende Laserstrahl nicht das Zentrum des Positionsdetektors true, then the returning laser beam does not hit the center of the position detector 230 230 und ein Fehlersignal wird erzeugt. and an error signal is generated. Dieses Fehlersignal aktiviert die Azimut-Motoranordnung This error signal activates the azimuth motor assembly 125 125 und die Zenit-Motoranordnung and the Zenit-engine layout 155 155 , um den Laserstrahl To the laser beam 250 250 zu dem Zentrum des Retroreflektors to the center of the retroreflector 410 410 zu steuern. to control. Dadurch ist der Laserstrahl As a result, the laser beam 550 550 von der Nachführeinheit from the tracking unit 100 100 in der Lage, den Bewegungen des Retroreflektors capable of the movements of the retroreflector 410 410 zu folgen. to follow. Mit anderen Worten: der Laserstrahl In other words, the laser beam 550 550 wird dem Rotroreflektor is the Rotroreflektor 410 410 nachgeführt. tracked.
  • Der Positionsdetektor The position detector 230 230 kann ein positionsempfindlicher Detektor (PSD) sein. may be a position sensitive detector (PSD). Positionsempfindliche Detektoren können von der Art mit einem lateralen Effekt oder von der Quadrant-Art sein. Position sensitive detectors may be of the type having a lateral effect or the quadrant type. Beides kann verwendet werden, aber der laterale Effekt-Typ erzeugt eine Spannungsausgabe, die linearer mit Bezug auf die Position des Laserstrahls ist, der sie trifft. Both can be used, but the lateral effect type produces a voltage output that is linear with respect to the position of the laser beam hits them. Aus diesem Grund wird die laterale Effekt-Art des PSD bevorzugt. For this reason, the lateral effect type of PSD is preferred. Alternativ kann anstelle eines PSD ein photoempfindliches Feld verwendet werden. Alternatively, instead of a PSD, a photosensitive array may be used. Das photoempfindliche Feld kann z. The photosensitive field z can. B. ein CCD- oder CMOS-Feld sein. be as a CCD or CMOS array. Diese Felder sind hochgradig linear und bieten eine sehr präzise Anzeige der Position des zurückkehrenden Strahls. These fields are highly linear and have a very precise indication of the position of the returning beam.
  • STREIFENGENERATOR-ANORDNUNG STRIPE GENERATOR ARRANGEMENT
  • Die Nachführeinheit the tracking unit 100 100 und die Energiezufuhr/Steuereinheit and the power supply / control unit 10 10 sind in der Lage, drei Freiheitsgrade (DOF) des Retroreflektors are capable of three degrees of freedom (DOF) of the retroreflector 410 410 ohne eine Streifenprojektions-Anordnung without a fringe projection arrangement 300 300 zu messen. to eat. Die drei Freiheitsgrade sind Entfernung, Azimut-Winkel und Zenit-Winkel zu dem Ziel, welche in andere Koordinaten als x, y und z überführt werden können. The three degrees of freedom are range, azimuth angle and zenith angles to the target, which can be converted into other coordinates as x, y and z. Drei Freiheitsgrade sind genug, um eine Messung eines Gegenstandes mit einem symmetrischen Nachführziel, wie einem SMR, zu ermöglichen, aber sie sind nicht genug, um die Koordinaten einer Fühlerspitze Three degrees of freedom are enough to enable measurement of an object with a symmetrical Nachführziel, such as a SMR, but they are not enough to the coordinates of a probe tip 470 470 zu finden. to find. Dafür muss das System For this, the system must 6 6 DOF messen. DOF measure.
  • Die Messung von 6 DOF wird ermöglicht durch den kombinierten Betrieb einer Streifengenerator-Anordnung The measurement of 6 DOF is made possible by the combined operation of a stripe generator assembly 300 300 , einer Hauptoptik-Anordnung , A main optics assembly 200 200 und eines Ziels and a destination 400 400 . , Wie in As in 4 4 - 7 7 gezeigt, umfasst eine mögliche Ausführungsform der Streifengenerator-Anordnung shown, comprises one possible embodiment, the strip generator assembly 300 300 einen Laser a laser 315 315 , eine Strahlenexpander-Anordnung , A beam expander assembly 320 320 , einen Apodiser A Apodiser 330 330 , einen Spezialspiegel , A special mirror 340 340 und eine Kamera-Anordnung and a camera assembly 350 350 . , Die Strahlenexpander-Anordnung The beam expander arrangement 320 320 umfasst eine negative Linse comprises a negative lens 322 322 und eine positive Linse and a positive lens 324 324 . , Die Kamera-Anordnung The camera arrangement 350 350 umfasst eine Kamera includes a camera 352 352 und zumindest eine lichtemittierende Diode (LED) and at least one light emitting diode (LED) 354 354 . , Ein Loch ist in den Spezialspiegel A hole is in the special mirror 340 340 geschnitten, um die Sichtbarkeit des Ziels cut to the visibility of the target 400 400 für die Kamera for the camera 352 352 und zumindest eine LED and at least one LED 354 354 zu ermöglichen. allow. Der Laser the laser 315 315 kann vorzugsweise ein sichtbarer Laser mit einer Leistung sein, die in dem Augensicherheitsbereich liegt, aber gesehen werden kann, wenn sie gegen einen Gegenstand scheint. a visible laser may be preferably with a performance that is at the very security area, but can be seen when she appears against an object. In einer Ausführungsform ist dieser Laser z. In one embodiment, this laser is z. B. ein roter Diodenlaser mit einer Ausgabeleistung von 39 mW. As a red diode laser with an output power of 39 mW. Der Laser ist ausgewählt, um eine Single-Mode-Transverse-Mode-Ausgabe mit einem Gauss-Profil und einem guten Strahlenqualitätsfaktor (z. B. M 2 < 1,1) zu haben. The laser is selected to have a single-mode transverse mode output with a Gaussian profile and a good beam quality factor (z. B. M 2 <1.1). Der Laserstrahl the laser beam 370 370 wird durch die negative Linse is the negative lens 322 322 und die positive Linse and the positive lens 324 324 des Strahlenexpanders the beam expander 320 320 gesendet. Posted. Die Entfernung zwischen der negativen Linse The distance between the negative lens 322 322 und der positiven Linse and the positive lens 324 324 ist eingestellt, um das Laserlicht is set to the laser light 370 370 parallel auszurichten, das aus der positiven Linse align in parallel, that of the positive lens 324 324 austritt. exit. Der Laserstrahl kann optional durch Faltspiegel The laser beam can optionally replaced by fold mirror 360 360 , . 362 362 gebogen werden, um den Lasermusterprojektor are bent to the laser pattern projector 300 300 kompakter zu machen. to make compact.
  • Alternativ ist es möglich, eine oder mehrere Kameras in einer unterschiedlichen Anordnung zu der in Alternatively, it is possible for one or more cameras in a different arrangement to that of 4 4 zu verwenden. to use. Wie z. Such. B. in B. 17 17 gezeigt, könnten zwei kleine Anordnungen shown, could be two small arrangements 352 352 symmetrisch oder asymmetrisch an dem oder nahe bei dem Ausgabefenster symmetrical or asymmetrical at or close to the output window 246 246 auf der Vorderseite der Nutzlastanordnung angeordnet sein, wobei jede mit zumindest einer LED versehen ist. be disposed on the front of the payload structure, each being provided with at least one LED. Solch eine Anordnung würde eine stereoskopische Betrachtung ermöglichen, um eine Einschätzung der Entfernung und der Winkel zum Ziel Such an arrangement would allow for a stereoscopic view, to an estimate of the distance and the angle to the target 400 400 zu ermöglichen. allow. In einer alternativen Ausführungsform können die Kameras auf dem Jochgehäuse In an alternative embodiment, the cameras on the yoke housing 142 142 befestigt sein. be attached.
  • Parallel ausgerichtetes Laserlicht Collimated laser light 370 370 verläuft durch den Apodiser passes through the Apodiser 330 330 oder ein anderes geeignetes Formelement, welches das Licht in ein zweidimensionales Muster formt. or other suitable form element which forms the light into a two-dimensional pattern. ZB kann, in zumindest einer Ausführungsform, das zweidimensionale Muster ein Streifenmuster oder ein anderes geeignetes Muster sein. For example, in at least one embodiment, the two-dimensional pattern may be a striped pattern or other suitable pattern. Der Apodiser kann eine kontinuierliche Tonfilmtransparenz sein, der mit einem optischen Element zwischen zwei Glasplatten befestigt ist. The Apodiser may be a continuous tone film transparency attached with an optical element between two glass plates. Das Laserlicht, welches den Apodiser The laser light, which the Apodiser 330 330 erreicht, hat eine Gauss-Form, welche in einer Ausführungsform einen Durchmesser von 44 mm aufweist. achieved, has having a diameter of 44 mm in one embodiment, a Gaussian shape. Die Übertragungseigenschaften des Apodisers werden ausgewählt, um eine optische Beleuchtung (optische Leistung pro Flächeneinheit) an der Ausgabe des Apodisers zu erzeugen, die besondere Eigenschaften aufweisen, die nur für eine Ausführungsform beschrieben werden. The transmission characteristics of the Apodisers be selected to produce an optical illumination (optical power per unit area) at the output of Apodisers which have special properties that are only described for one embodiment. Die Ausgabeübertragung einer Ausführungsform des Apodisers ist in The output transmitting an embodiment of the Apodisers is in 8 8th gezeigt. shown. In der in In the in 8 8th gezeigten Ausführungsform ist der Apodiser 38 mm auf einer Seite, und es existieren 8 Streifen, von denen jeder eine Länge von 15 mm aufweist. Embodiment shown is the Apodiser 38 mm on a side, and there are 8 strips, each having a length of 15 mm. Im Zentrum des Apodisers ist ein dunkler Bereich mit 8 mm Durchmesser. In the center of Apodisers is a dark area with a diameter of 8 mm. Die Form jedes der 8 Streifen auf dem Apodiser ist mehr oder weniger die eines zweidimensionalen Gauss-Musters mit der Breite des Streifens, welche in einer Dimension größer als in der anderen ist. The shape of each of 8 strips on the Apodiser is more or less a two-dimensional Gaussian pattern with the width of the strip which is in one dimension than in the other. Die Form ist nicht exakt Gauss-förmig entlang der Längsdimension des Streifens, da ein Glättungsfilter verwendet wurde, um einen glatten Übergang zu fast Null an den Kanten zu erhalten, ohne die Breite der Gauss-Form zu sehr zu verringern. The shape is not exactly Gaussian shape along the longitudinal dimension of the strip, since a smoothing filter is used to obtain a smooth transition to almost zero at the edges without reducing the width of the Gaussian shape too much. Es ist auch möglich, andere Apodiser-Muster zu verwenden und gute Ergebnisse zu erhalten. It is also possible to use other Apodiser patterns and obtain good results.
  • Die Beleuchtung des Laserstrahls, der aus dem Apodiser austritt, ist in The illumination of the laser beam exiting the Apodiser is in 9 9 gezeigt. shown. Wenn sich der Laserstrahl ausbreitet, ändert er seine Form aufgrund der Brechungseffekte. When the laser beam propagates, it changes its shape due to the refractive effects. Die Form des Laserstrahls bei The shape of the laser beam at 30 30 ist in is in 10 10 gezeigt. shown.
  • Es ist ebenso möglich, das Streifenmuster unter Verwendung anderer Verfahren zu erzeugen. It is also possible to generate the fringe pattern using other methods. Ein Weg zur Erzeugung eines solchen Musters ist die Verwendung eines Beugungselements. One way of generating such a pattern is to use a diffraction element. Solche Elemente werden routinemäßig verwendet, um eine Vielzahl von Mustern zu erzeugen, einschließlich Linien, Kästchen, Kreisen, usw. Das Muster kann entlang der kurzen Achse Gauss-förmig und entlang der längeren Achse nahezu Gauss-förmig sein. Such elements are routinely used to produce a variety of patterns, including lines, boxes, circles, etc. The pattern may be Gauss-shaped along the short axis Gauss-shaped and along the longer axis nearly. Dies minimiert die Divergenz der projizierten Streifen und minimiert das Auftreten von Fresnel-Beugungswellen, die die berechneten Schwerpunkts- oder Spitzenwerte beeinflussen können. This minimizes the divergence of the projected strip and minimizes the occurrence of Fresnel diffraction waves that can affect the calculated centroid or peak values.
  • Ein anderer Weg zur Erzeugung eines Musters ist die Verwendung einer Sammlung geeigneter Linsen. Another way to produce a pattern is by using a collection of suitable lenses. ZB kann ein Streifenmuster mit einem Gauss-förmigen Querschnittsprofil unter Verwendung von vier zylindrischen Linsen erzeugt werden, deren Strahlen erzeugt und kombiniert werden unter Verwendung einer Reihe von Strahlenteilern und rechtwinkligen Prismen. For example, can be generated, a stripe pattern having a Gauss-shaped cross-sectional profile by using four cylindrical lenses whose beams are generated and combined by using a series of beam splitters and rectangular prisms. Das resultierende Muster unterscheidet sich von dem in den The resulting pattern is different from that in the 9 9 und and 10 10 gezeigten Muster dadurch, dass der Strahl nicht sanft auf ein Minimum im Zentrum des Musters abnimmt. Patterns shown by the fact that the beam does not gently decreases to a minimum at the center of the pattern. Die Qualität dieses Musters kann grundsätzlich fast so gut gemacht werden wie jene, die mit dem Apodiser The quality of this pattern can be nearly as well done basically as those with the Apodiser 300 300 erreicht wird. is achieved.
  • ZIEL AIM
  • Innerhalb eines Ziels Within a destination 400 400 kann ein Retroreflektor may be a retroreflector 410 410 ein Würfeleckenprisma aus Glas sein. be a corner cube prism of glass. Solch ein Würfeleckenprisma weist drei senkrechte Flächen auf, die sich einen gemeinsamen Schnittpunkt teilen, Scheitelpunkt genannt. Such a cube corner prism has three vertical surfaces that share a common point of intersection, called the apex. Die obere Oberfläche des Würfeleckenprismas ist mit einer Antireflektionsschicht beschichtet, und die drei senkrechten Glasseiten sind mit einer reflektieren Beschichtung beschichtet, vorzugsweise mit einer mehrschichtigen dünnen dielektrischen Folienbeschichtung. The upper surface of the cube corner prism is coated with an anti-reflection layer, and the three vertical glass sides are coated with a reflecting coating, preferably with a multilayer dielectric thin film coating. Es ist möglich, ein Würfeleckenprisma zu Verwenden, welches nicht aus massivem Glas hergestellt ist, sondern aus drei Spiegeln. It is possible, a corner cube prism to use, which is not made of solid glass, but of three mirrors. Im rechten Winkel zueinander. At right angles to each other. Diese Art von Retroreflektor wird häufig als „Open-Air-Würfelecke” bezeichnet. This type of retro-reflector is often referred to as "open-air cube corner". Der Vorteil des Glasprismas gegenüber dem Open-Air-Würfeleckenprisma liegt darin, dass das Glas das Laserlicht einwärts in Übereinstimmung mit dem Snell-Gesetz beugt. The advantage of the glass prism opposite the open-air cube corner prism is that the glass inward prevents the laser light in accordance with the Snell's law. Als Ergebnis weist ein Würfeleckenprisma einen größeren Aufnahmewinkel auf als eine Open-Air-Würfelecke. As a result, a corner cube prism a wider shooting angle than an open-air cube corner. Ein anderer Vorteil der Glaswürfelecke ist, dass kein zusätzlicher Raum für die Spiegeldicke benötigt wird, was den Positionsdetektoren Another advantage of the glass cube corner that no additional space is required for the mirror thickness, the position detectors 432 432 ermöglicht, näher an dem Retroreflektor allows closer to the retroreflector 410 410 zu sein. to be.
  • Das Würfeleckenprisma kann aus Glas mit einem hohen Index sein, z. The cube corner prism can be made of glass with a high index z. B. einem Brechungsindex von 1,80 bei einer Wellenlänge von 1550 nm. Ein mögliches Beispiel eines solchen Glases ist Ohara S TIH53. B. a refractive index of 1.80 at a wavelength of 1550 nm. A possible example of such glass is Ohara S TIH53. Glas mit hohem Index hat den Vorteil, Licht, welches von der Luft in das Glas verläuft, näher an die Normalebene zu krümmen. High index glass has to bend the advantage of light passing from the air in the glass closer to the normal plane. Folglich schneidet das Laserlicht Consequently, the laser light cuts 250 250 die vordere Oberfläche des Retroreflektors the front surface of the retroreflector 410 410 näher an dem Zentrum. closer to the center. Dies reduziert die Begrenzung des Laserstrahls durch die Kanten der Würfelecke. This reduces the limitation of the laser beam by the edges of the cube corner.
  • Es ist weiterhin möglich, andere Arten von Retroreflektoren zu verwenden, wie z. It is also possible to use other types of retroreflectors such. B. einen Katzenaugen-Retroreflektor. As a cat's eye retroreflector. Der Katzenaugen-Retroreflektor besteht aus Glaskomponenten mit entweder sphärischer oder hemisphärischer Form. The cat's eye retro-reflector consists of glass components with either a spherical or hemispherical shape. Er ist so gestaltet, dass Laserlicht, welches seine vordere (gekrümmte) Oberfläche betritt, so durch Glasschichten verläuft, dass das Licht zu einem kleinen Fleck nahe der hinteren Oberfläche gebracht wird. It is designed so that laser light enters his front (curved) surface, so passing through glass layers, that the light is brought to a small spot near the rear surface. Die hintere Oberfläche kann beschichtet sein, um sehr gut zu reflektieren, um das Licht auf sich selbst zurückzusenden. The rear surface may be coated to reflect very good to return the light to itself. Nach dem Zurückverfolgen des Lichtes durch das Glas tritt das Licht aus dem Katzenauge nahezu parallel ausgerichtet und parallel zu dem eingehenden Lichtstrahl aus. After the tracing back the light through the glass of the light from the cat's eye occurs almost aligned in parallel and in parallel to the incoming light beam.
  • Die Positionsdetektor-Anordnung The position detector arrangement 430 430 umfasst die Positionsdetektoren includes the position detectors 432 432 und optische Filter and optical filters 434 434 . , Die Positionsdetektoren The position detectors 432 432 können lineare photoempfindliche Felder sein. can be linear photosensitive fields. Solche photoempfindlichen Felder können CCD- oder CMOS-Felder sein, aber CCD-Felder sind einfacher verfügbar. Such photosensitive fields CCD or CMOS fields be, but CCD arrays are readily available. In einer Ausführungsform sind die Positionsdetektoren In one embodiment, the position detectors are 432 432 das e2v-Modell TH7815A. the e2v model TH7815A. In einer möglichen Ausführungsform beinhalten diese Felder 4096 Pixel, welche jeweils 10 Mikrometer auf einer Seite aufweisen. In one possible embodiment, these fields include 4096 pixels, each having 10 microns on a side. Die Länge des aktiven Detektorbereichs beträgt 40,96 mm. The length of the active detector area is 40.96 mm. Die Höhe und die Breite der Chip-Packung beträgt einschließlich der Durchgangsdrähte jeweils 50 mm und 10,47 mm. The height and the width of the chip package is including the through wires respectively 50 mm and 10.47 mm.
  • Es ist möglich, andere Arten von Positionsdetektoren anstatt linearer photoempfindlicher Felder zu verwenden. It is possible to use other types of position detectors rather than linear photosensitive fields. ZB könnte man ein lineares Feld in der Form eines Kreises bilden. For example, one could form a linear array in the form of a circle. Es wäre auch möglich, ein Bereichsfeld zu verwenden. It would also be possible to use a range field.
  • Der optische Filter The optical filter 434 434 besteht aus einem optischen Bandpass-Filter und einem optionalen neutralen Dichtefilter. consists of an optical bandpass filter and an optional neutral density filter. Der optische Bandpass-Filter führt nur durch ein enges Band von Wellenlängen (z. B. 10–20 nm), die um die Wellenlänge des Laserlichts The optical band-pass filter through only a narrow band of wavelengths (eg., 10-20 nm), the wavelength of the laser light 370 370 zentriert sind. are centered. Andere Wellenlängen werden reflektiert oder absorbiert. Other wavelengths are reflected or absorbed. Der Zweck des Bandpass-Filters ist es, zu verhindern, dass unerwünschtes Hintergrundlicht den Positionsdetektor The purpose of the bandpass filter is to prevent unwanted background light position detector 432 432 beleuchtet und dabei den Messungen eine Verzerrung und Geräusch hinzufügt. illuminated while adding the measurements, distortion and noise. Ein Bandpass-Filter kann durch Beschichten von Glas mit einem mehrschichtigen Stapel von dünnem dielektrischen Folienmaterial hergestellt sein. A band-pass filter may be prepared by coating glass with a multilayer stack of thin dielectric sheet material. Die Reflektionseigenschaften solcher Filter ändern sich mit dem Einfallswinkel des einfallenden Lichtes. The reflection properties of such filters change with the angle of incidence of the incident light. Der Filter kann gestaltet sein, um die geeigneten Wellenlängen über den gesamten Bereich der Einfallswinkel zu führen. The filter may be designed to perform the appropriate wavelengths over the entire range of incident angles. ZB ist in einer Ausführungsform das Ziel in der Lage, über +/– 45 Grad zu arbeiten. For example, in one embodiment, the target is able to operate over +/- 45 degrees.
  • Der optische Filter The optical filter 434 434 kann weiterhin einen neutralen Dichtefilter beinhalten. may further include a neutral density filter. Wie oben erwähnt, ist in zumindest einer Ausführungsform das Streifenmuster hell genug, um durch das Auge gesehen zu werden, wenn es auf einen Hintergrundgegenstand trifft. As mentioned above, in at least one embodiment, the stripe pattern is bright enough to be seen by the eye when it encounters a background object. Das helle Streifenmuster kann einem Benutzer helfen, den Laserstrahl schnell zu finden, wenn die Nachführeinheit The bright stripe pattern can help a user to find the laser beam quickly when the tracking unit 100 100 das Ziel the goal 400 400 nicht nachführt. NOT tracking. Die Positionsdetektoren The position detectors 30 30 benötigen wiederum eine relativ kleine Menge an Laserenergie; in turn, require a relatively small amount of laser energy; diese Vorrichtungen sind gesättigt, wenn die Laserenergie zu hoch ist. these devices are saturated when the laser energy is too high. Es gibt zwei Wege, um diese widersprüchlichen Anforderungen zu umgehen. There are two ways to work around these conflicting requirements. Der erste Weg ist die Erhöhung der Energie des Laserstrahls The first way is to increase the energy of the laser beam 370 370 , wenn der Laserstrahl When the laser beam 250 250 nicht auf den Retroreflektor not to the retroreflector 410 410 nachgeführt wird, und dann eine nachfolgende Reduzierung der Energie des Laserstrahls is tracked, and then subsequent reduction of the energy of the laser beam 370 370 , wenn das Nachführen beginnt. When the tracking starts. Der zweite Weg ist die Anordnung von neutralen Dichtefiltern über die Positionsdetektoren The second way is the array of neutral density filters on the position detectors 432 432 , um die Strahlungsintensität des Laserstrahls To the radiation intensity of the laser beam 370 370 auf ein geeignetes Niveau zu reduzieren. to be reduced to a suitable level. Dieses zweite Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, die Hintergrundstrahlung relativ zu der Sättigungsleistung der Positionsdetektoren This second method has the additional advantage that the background radiation relative to the saturation power of the position detectors 30 30 zu reduzieren. to reduce. Ein möglicher Weg, die Bandpass- und die neutrale Dichte-Funktionalität in einem einzigen Filter zu kombinieren, ist die Beschichtung von neutralem Dichteglas mit dielektrischen Folienschichten, um die gewünschten Bandpass-Eigenschaften zu erhalten. One possible way of the bandpass and the neutral density functionality in a single filter to combine the coating of neutral density glass with the dielectric film layers to obtain the desired bandpass characteristics.
  • Ein anderer möglicher Weg, die Empfindlichkeit des Systems gegenüber Hintergrundlicht zu reduzieren, ist es, den Laserstrahl (durch Modulieren der Laserenergie „an” und „aus” bei der gewünschten Rate) zu zerhacken und das Laserlicht mit derselben Rate zu detektieren. Another possible way to reduce the sensitivity of the system to background light is to chop the laser beam (by modulating the laser power "on" and "off" at the desired rate) and to detect the laser light with the same rate. Dieses Verfahren kann zu einer sehr hohen Rückstrahlung von Hintergrundlicht führen. This process can lead to a very high reflection of background light.
  • Es gibt mehrere mögliche Wege, den optischen Filter There are several possible ways, the optical filter 434 434 zu befestigen. to fix. ZB kann er direkt auf die Oberseite jedes Positionsdetektors For example, it can be directly on top of each position detector 432 432 geklebt werden, oder er kann von jedem photoempfindlichen Feld durch mechanische Mittel getrennt werden. be glued or may be separated from each photosensitive field by mechanical means. Im letzteren Fall wird ein Luftspalt zwischen den optischen Filtern In the latter case an air gap between the optical filters 434 434 und den Positionsdetektoren and the position detectors 432 432 bestehen. consist. Es ist ebenso möglich, die Positionsdetektoren It is also possible that the position detectors 432 432 direkt zu beschichten, um eine optische Filterung zu erhalten. to coat directly to obtain an optical filtering.
  • Der Retroreflektor The retroreflector 410 410 , die Positionsdetektor-Anordnung , The position of detector array 430 430 und der Stift and the pin 460 460 sind alle starr an dem Fühlerkörper are all rigidly attached to the probe body 460 460 montiert. assembled. Der Retroreflektor The retroreflector 410 410 und die Positionsdetektoren and the position detectors 432 432 können starr durch eine gemeinsame strukturelle Komponente gehalten werden, die einen geeigneten thermischen Expansionskoeffizienten (CTE) aufweist. can be rigidly held by a common structural component having a suitable coefficient of thermal expansion (CTE). Der Fühlerkörper The probe body 450 450 kann auch an dieser gemeinsamen strukturellen Komponente befestigt sein. may also be attached to this common structural component. Die gemeinsame strukturelle Befestigung hilft dabei, die mechanische Bewegung beim Biegen zu verringern oder die thermale Ausdehnung des Leiterplattenmaterials zu reduzieren. The common structural attachment helps to reduce the mechanical movement during bending or to reduce the thermal expansion of the printed circuit board material.
  • Der Positionsgeberfleck The position sensor spot 480 480 , welcher in Which in 5 5 gezeigt ist, kann ein photogrammetrisches Ziel sein, welches durch zumindest eine LED shown, may be a photogrammetric target, which by at least one LED 364 364 beleuchtet wird, oder er kann eine punktförmige Lichtquelle wie eine LED sein. is illuminated, or it may be a point light source such as an LED. Der Zweck des Positionsgeberflecks The purpose of the position transmitter spot 480 480 ist die Bereitstellung einer Kommunikation zwischen jedem der Streifen des Laserstrahls is to provide a communication between each of the strips of the laser beam 370 370 und den Schnittbereichen der Streifen auf den Positionssensoren and the sectional areas of the strips on the position sensors 432A 432A , . 432B 432B . , Wenn die Nachführeinheit When the tracking unit 100 100 in einem Nachführmodus arbeitet, wird der Laserstrahl operating in a tracking mode, the laser beam is 550 550 zentriert auf der Kamera centered on the camera 352 352 gehalten. held. Der Positionsgeberfleck The position sensor spot 480 480 wird auf der Kamera in einer Position gefunden, die der Zielorientierung entspricht; is found on the camera in a position that corresponds to the target orientation; z. z. B. befindet sie sich unterhalb des Zentrums der Kamera As it is located below the center of the camera 352 352 , wenn das Ziel If the target 400 400 in der aufrechten Position ist. is in the upright position.
  • Einige Vorrichtungen können als Alternativen zu dem Positionsgeberfleck Some devices can be used as alternatives to the position transmitter spot 480 480 verwendet werden, um die Streifen zu identifizieren, die die Positionsdetektoren be used to identify the strip, the position of the detectors 432A 432A , . 432B 432B schneiden. to cut. Eine alternative Vorrichtung ist ein mechanischer Strahlenblocker, der selektiv Licht am Erreichen der verschiedenen Streifen innerhalb der Musterprojektor-Anordnung An alternative device is a mechanical beam blocker which selectively transmits light from reaching the various strips within the pattern projector assembly 300 300 hindeit. hindeit. Eine andere Alternative ist ein Neigungssensor, der sich innerhalb des Ziels Another alternative is a tilt sensor located within the target 400 400 und der Nachführeinheit and the tracking unit 100 100 befindet. located. Die relative Neigung des Ziels The relative inclination of the target 400 400 zu der Nachführeinheit to the tracker 100 100 identifiziert jeden Streifen. identifying each strip.
  • Licht, welches die Positionsdetektoren Light which the position detectors 432A 432A , . 432B 432B schneidet, wird durch die Detektoren in ein elektrisches Signal umgewandelt und muss elektrisch verarbeitet werden, um die Spitze oder den Schwerpunkt der sich schneidenden Streifen zu finden. cuts, is converted by the detector into an electrical signal and must be electrically processed to find the top or the center of gravity of the intersecting strips. Es muss weiter verarbeitet werden, um die Gier-, Neigungs- und Rollwinkel des Ziels It must be further processed to the yaw, pitch and roll angle of the target 400 400 und die Koordinaten der Fühlerspitze and the coordinates of the probe tip 470 470 zu finden. to find. Diese Verarbeitung kann durch eine Elektronik auf dem Ziel This processing can by electronics on the target 400 400 durchgeführt werden, oder sie können durch Mittel mit oder ohne Drähte zu der Nachführeinheit be carried out, or they can be prepared by means with or without wires to the tracking unit 100 100 der Energiezufuhr/Steuereinheit the power supply / control unit 10 10 oder dem Computer or computer 20 20 zur Verarbeitung zurückgeführt werden. be returned to the processing.
  • MESSKONZEPT MESSKONZEPT
  • 11A 11A zeigt Front- und Seitenansichten des Laserstrahls shows front and side views of the laser beam 250 250 , der den Würfelecken-Retroreflektor That the cube corner retroreflector 410 410 bei einem senkrechten Einfall triff-, und den Laserstrahl triff- at normal incidence, and the laser beam 370 370 , der die Positionssensoren That the position sensors 432A 432A , . 432B 432B bei senkrechtem Einfall trifft. meets at normal incidence. Der Laserstrahl the laser beam 250 250 trifft einen Scheitel hits a peak 414 414 und ebenso einen Mittelpunkt and also a center point 412 412 auf der oberen Seite des Würfelecken-Retroreflektors on the upper side of the cube-corner retroreflector 410 410 . , Der Laserstrahl the laser beam 250 250 wird an dem Scheitelpunkt is at the apex 414 414 durch die kombinierte Betätigung des Positionsdetektors by the combined operation of the position detector 230 230 und der Motoranordnungen and motor assemblies 125 125 , . 155 155 zentriert gehalten. centered on hold. Der Laserstrahl the laser beam 370 370 fällt immer mit dem Laserstrahl always coincides with the laser beam 250 250 zusammen. together. In dem speziellen Fall, der in In the specific case shown in 11A 11A gezeigt ist, schneiden die Streifen des Laserstrahls is shown, cut the strips of the laser beam 370 370 ein aktives Gebiet an active region 433A 433A des Positionsdetektors the position detector 432A 432A in drei Bereichen, und ein aktives Gebiet in three areas, and an active region 433B 433B des am weitesten rechts befindlichen Detektors the detector rightmost 432B 432B in drei Bereichen. in three areas. Die Anzahl von Schnittpunkten hängt von dem Rollwinkel des Ziels The number of intersections depend on the roll angle of the target 400 400 relativ zu der Nachführeinheit relative to the tracking unit 100 100 ab, wie es unten genauer erklärt wird. on how it is explained in more detail below.
  • 11B 11B zeigt die Frontansicht und Seitenansichten des Laserstrahls shows the front view and side views of the laser beam 250 250 , der den Würfelecken-Retroreflektor That the cube corner retroreflector 410 410 bei 45 Grad von dem normalen Einfall trifft, und den Laserstrahl meets at 45 degrees from the normal incident, and the laser beam 370 370 , der die Positionssensoren That the position sensors 432A 432A , . 432B 432B bei 45 Grad von dem normalen Einfall trifft. meets at 45 degrees from the normal incidence. Der Laserstrahl the laser beam 250 250 wird einwärts in Richtung der Normalebene gekrümmt, wenn er von der Luft in das Glas verläuft. is curved inwardly in the direction of the normal level, as it passes from the air in the glass. In diesem Fall ist der Brechungsindex des Glases In this case, the refractive index of the glass is 1 1 , . 8 8th , so dass durch das Snellsche Gesetz der Winkel des Laserstrahls mit Bezug zu der Normalebene arcsin(sin(45°)/1,8) = 23,1° ist. So = 23.1 ° is by Snell's law, the angle of the laser beam with respect to the normal plane arcsin (sin (45 °) / 1.8). Da der Laserstrahl Since the laser beam 370 370 die Positionsdetektoren the position detectors 432A 432A , . 432B 432B in einem Winkel von 45° trifft, ist das Muster der Laserstreifen, wenn es von oben betrachtet wird, eher eine Ellipse als ein Kreis. meets at an angle of 45 °, the pattern of the laser stripe, when viewed from above, rather than an ellipse, a circle. Wenn die Streifen innerhalb des Laserstrahls When the strips within the laser beam 370 370 entlang gerader Linien verlängert werden, schneiden sie die obere Oberfläche des Retroreflektors are extended along straight lines intersect the upper surface of the retroreflector 410 410 an einem Punkt at one point 416 416 . , Da die Laserstrahlen Since the laser beams 250 250 und and 370 370 weiter von der Normalebene geneigt sind, bewegt sich der Schnittpunkt are further inclined from the normal plane, to move the point of intersection 416 416 weiter von dem Mittelpunkt further from the center 412 412 der oberen Oberfläche des Retroreflektors the upper surface of the retroreflector 410 410 weg. path.
  • Es ist die Bewegung des Schnittpunkts It is the movement of the intersection 416 416 weg von dem Mittelpunkt away from the center 412 412 , die es möglich macht, die Neigung und die Gier des Ziels That makes it possible for the inclination and the greed of the target 400 400 herauszufinden. out. Diese Bewegung kann auftreten, wenn das Symmetriezentrum des Retroreflektors This movement can occur if the center of symmetry of the retroreflector 410 410 außerhalb der Ebene der Positionssensoren outside the plane of position sensors 432A 432A , . 432B 432B angeordnet ist. is arranged. Im Fall des Würfelecken-Retroreflektors befindet sich der Scheitelpunkt grundsätzlich unter der oberen Oberfläche des Retroreflektors, so dass diese Bedingung für die in In the case of the cube corner retroreflector, the apex is generally below the upper surface of the retroreflector, so that this condition for the in 11A 11A und and 11B 11B gezeigte Ausbildungsform eingehalten wird. Education form shown is adhered to.
  • 12A 12A und and 12B 12B zeigen ein Ziel show a target 1400 1400 , eine alternative Ausführungsform, die die gleiche ist, wie das Ziel An alternative embodiment which is the same as the target 400 400 , außer, dass sich der Retroreflektor Except that the retro-reflector 410 410 etwas erhöht oberhalb der Ebene der Positionsdetektoren slightly raised above the plane of position detectors 432A 432A , . 432B 432B , befindet. , Is located. Der Laserstrahl the laser beam 250 250 trifft die obere Oberfläche des Würfelecken-Retroreflektors an derselben Stelle meets the top surface of the cube corner retroreflector at the same location 416 416 relativ zum Zentrum relative to the center 412 412 , wie in dem Ziel How in the target 400 400 . , Wie jedoch in However, as in 12B 12B gesehen werden kann, schneiden die Streifen des Laserstrahls As can be seen, cut the strips of the laser beam 370 370 die aktiven Gebiete the active regions 433A 433A , . 433B 433B in anderen Bereichen als in dem Ziel in areas other than in the target 400 400 . , Auch der effektive Schnittpunkt Also, the effective intersection 416 416 wurde bewegt. has been moved. Die Seitenansicht von The side view of 12B 12B zeigt, dass der effektive Schnittpunkt shows that the effective cutpoint 416 416 durch Verlängern des Laserstrahls by lengthening the laser beam 250 250 entlang seines ursprünglichen Luftweges in das Glas gefunden werden kann. can be found along its original air path into the glass. Der Punkt, an welchem der Mittelpunkt des Laserstrahls The point at which the center of laser beam 250 250 die Ebene der Positionsdetektoren the plane of position detectors 432A 432A , . 432B 432B schneidet, ist der effektive Schnittpunkt cuts, the effective point of intersection 416 416 , bei Betrachtung von oben. When viewed from above.
  • Der Effekt des Anhebens des Retroreflektors The effect of raising the retroreflector 410 410 über die Ebene der Positionsdetektoren on the level of the position detectors 432A 432A , . 432B 432B besteht darin, den Schnittpunkt is the intersection point 416 416 , bei Betrachtung von oben, näher zu dem Mittelpunkt , When viewed from above, closer to the center 412 412 zu bewegen. to move. Ein anderer Effekt ist die Reduzierung des Abschnitts der Streifen, die die Positionsdetektoren Another effect is to reduce the portion of the strip, the position of the detectors 432A 432A , . 432B 432B schneiden. to cut. Der Retroreflektor The retroreflector 410 410 kann so hoch wie gewünscht angehoben werden, so lange die Streifen des Laserstrahls can be raised as high as desired, so long as the stripe of the laser beam 370 370 nicht beim Erreichen der Positionsdetektoren not on reaching the position detectors 432A 432A , . 432B 432B versperrt werden. be blocked.
  • Durch Erhöhen des Retroreflektors By increasing the retroreflector 410 410 über die Ebene der Positionsdetektoren on the level of the position detectors 432A 432A , . 432B 432B ist es möglich, kommerziell verfügbare lineare CCD-Felder zu verwenden, um die Neigungs- und Gierwinkel über den Bereich von 0–45 Grad zu messen. it is possible to use commercially available linear CCD arrays to measure the pitch and yaw angles over the range of 0-45 degrees. Diese Fähigkeit ist in This ability is in 13 13 gezeigt. shown. Der kleine Einsatz rechts oben in The little use in the upper right 13 13 zeigt die Regeln, die für Neigungs-, Roll- und Gierwinkel verwendet werden. shows the rules used for pitch, roll and yaw angles. Die x-Achse hat dieselbe Richtung wie die Positionsdetektoren The x-axis has the same direction as the position detectors 432A 432A , . 432-B 432-B . , Ein Gierwinkel entspricht einer Rotation um die x-Achse. A yaw angle corresponding to a rotation around the x-axis. Die Neigungs- und Rollwinkel entsprechen jeweils den Rotationen um die y- und z-Achsen. The pitch and roll angles correspond to rotations around the y and z axes.
  • Die The 11B 11B und and 12B 12B zeigen den Effekt einer Gier-Rotation von einem Neigungswinkel null. show the effect of a yaw rotation of an inclination angle zero. Wenn das Ziel If the goal 400 400 nach links giert, steigt die Streifentrennung auf dem Positionsdetektor yaws to the left, the strips separation rises to the position detector 433A 433A und nimmt ab auf dem Positionsdetektor and decreases on the position detector 433B 433B . , Wenn das Ziel If the goal 400 400 im Neigungswinkel gedreht würde, würden die Streifen des Laserstrahls would be rotated in the tilt angle, the stripes of laser beam would 370 370 auf den Positionsdetektoren the position detectors 432A 432A , . 432B 432B sich aufwärts oder abwärts bewegen. move up or down. Wenn das Ziel If the goal 400 400 um den Rollwinkel gedreht würde, würden die Streifen des Laserstrahls were rotated by the roll angle, would the strips of the laser beam 370 370 um den Schnittpunkt the intersection 416 416 rotieren. rotate. Die Kamera-Anordnung The camera arrangement 350 350 und der Positionsgeberfleck and the position transmitter spot 480 480 werden verwendet, um eine Kommunikation zwischen jedem Streifen, der durch den Streifengenerator be used to provide communication between each strip through the strip generator 300 300 erzeugt wurde, und jedem Streifenschnittbereich auf den Positionsdetektoren was generated, and each strip-sectional area at the position detectors 432A 432A , . 432B 432B zu erzielen. to achieve.
  • Die The 13A 13A –K zeigen den Allgemeinfall. K illustrate the general case. Hier beträgt die allgemeine Neigung Here, the general tendency 45 45 Grad. Degree. Die Neigungsrichtung ist die Richtung von dem Mittelpunkt The inclining direction is the direction from the center 412 412 zu dem Schnittpunkt to the intersection 416 416 . , Die Streifen sind in einem elliptischen Muster mit einer Haupt(lang)achse entlang der Neigungsrichtung gestreckt. The strips are (long) axis extended in an elliptical pattern with a main along the inclination direction. Ein Laserstreifen liegt nicht notwendigerweise auf der Langachse. A laser stripe is not necessarily on the long axis. Die Verkippung ist vollständig ein Gierwinkel, wenn die Verkippungsrichtung senkrecht zu den Positionsdetektoren The tilt is entirely a yaw angle when the direction of tilting perpendicular to the position detectors 432A 432A , . 432B 432B ist. is. Die Verkippung ist vollständig ein Neigungswinkel, wenn die Verkippungsrichtung parallel zu den Positionsdetektoren The tilt is entirely a tilt angle when the direction of tilting parallel to the position detectors 432A 432A , . 432B 432B ist. is. Die Verkippung ist eine Kombination aus Gier und Neigung für andere Fälle. The tilting is a combination of greed and passion for other cases. Der Rollwinkel wird durch die Orientierung jedes Streifens in Bezug auf eine Referenz bezeichnet und basiert teilweise auf der Information, die durch den Positionsgeberfleck The roll angle is designated by the orientation of each strip with respect to a reference and is based in part on the information obtained by the position sensor spot 480 480 bereitgestellt wird. provided.
  • 13A 13A zeigt den Fall, in welchem das Ziel shows the case in which the target 400 400 einen Gierwinkel von 45 Grad und einen Neigungswinkel von null (relativ zu dem eingehenden Laserstrahl) aufweist. has a yaw angle of 45 degrees and an inclination angle of zero (relative to the incoming laser beam). Der Laserstahl The laser beam 370 370 nähert sich dem Ziel approaches the target 400 400 in diesem Beispiel von rechts und dadurch ist die Hauptachse der Ellipse, welche die Streifen umgibt, entlang der y(Horizontal-)-Achse. in this example, from the right and thus is the major axis of the ellipse, which surrounds the strip, along the y (horizontal -) - axis. Es ist zu beachten, dass die Streifen den Positionsdetektor It should be noted that the strip the position detector 432A 432A in drei Bereichen und den Positionsdetektor in three areas and the position detector 432B 432B in drei Bereichen schneiden. cut into three areas. 13K 13K zeigt den Fall, in welchem das Ziel shows the case in which the target 400 400 einen Neigungswinkel von 45 Grad und einen Gierwinkel von null hat. has an inclination angle of 45 degrees and a yaw angle of zero. Der Laserstrahl the laser beam 370 370 nähert sich dem Ziel approaches the target 400 400 von oben, so dass die Hauptachse der Ellipse entlang der z-(Vertikal-)Achse liegt. from above, so that the major axis of the ellipse along the z- (vertical) axis. Streifen schneiden immer noch jeden Positionsdetektor Strip still cut each position detector 432A 432A , . 432B 432B in drei Bereichen, aber jetzt sind die Streifen kürzer und deshalb entstehen die Schnittbereiche näher bei den Enden der Streifen. into three regions, but now the strips are shorter and therefore the cut regions are created closer to the ends of the strips.
  • Geht man von Assuming 13A 13A zu to 13K 13K , so ändert sich die Verkippungsrichtung schrittweise um 10 Grad. , Then the direction of tilting is changed stepwise by 10 degrees. Diese Reihe von Figuren zeigt, dass es immer zumindest zwei Paare entgegengesetzter Streifen gibt, die unzweifelhaft auf einen einzelnen Fleck This series of figures shows that there are always at least two pairs of opposed strips which undoubtedly on a single spot 416 416 zeigen. demonstrate. Dieser Zustand ist ausreichend, um die Neigungs- und Gierwinkel des Ziels This condition is sufficient to the pitch and yaw angle of the target 400 400 zu finden. to find.
  • MESSVERFAHREN MEASURING METHOD
  • Das bis hierher beschriebene Messkonzept erklärt das allgemeine Verfahren und die Vorrichtung, die Messungen von sechs Freiheitsgraden ermöglichen. The measuring concept described thus far explained, the general method and apparatus allowing measurement of six degrees of freedom. Einige mögliche Computerverfahren, die verwendet werden können, werden beschrieben. Some possible computational methods that can be used are described.
  • Definiert sind drei Winkel Phi, Theta und Roll, die vollständig die Position des Ziels relativ zu dem Laserstrahl beschränken, der von dem Lasernachführer kommt. Defined three angle phi, theta, and roll, which completely limit the position of the target relative to the laser beam coming from the Lasernachführer. Zuerst wird die z-Achse als die Achse definiert, die senkrecht zu der Ebene steht und die Positionsdetektoren First, the z-axis defines the axis that is perpendicular to the plane, and the position detectors 432A 432A , . 432B 432B hält, und die x-Achse wird als entlang der Richtung der Positionsdetektoren holds, and the x-axis than along the direction of the position detectors 432A 432A , . 432B 432B definiert. Are defined. Die y-Achse ist senkrecht zu den x- und z-Achsen. The y-axis is perpendicular to the x and z-axes. Die Winkel Theta und Phi sind auf die übliche Weise in Bezug zu dem Laserstrahl in einem Kugelkoordinatensystem definiert. The angle theta and phi are defined in the usual manner with respect to the laser beam in a spherical coordinate system. Theta ist der Winkel von der z-Achse zum Laserstrahl, und Phi ist der Winkel von der x-Achse zu der Projektion des Laserstrahls auf die xy-Ebene. Theta is the angle from the z-axis to the laser beam, and phi is the angle from the x-axis to the projection of the laser beam to the xy plane. Grundsätzlich wird angenommen, dass der Laserstrahl ein Phi von 0 Grad aufweist, wenn er von der Oberseite einer zweidimensionalen Figur wie Basically, it is assumed that the laser beam has a phi of 0 degrees when it as seen from the top of a two-dimensional figure 11 11 - 13 13 ankommt. arrives. Ein Phi von +90, +180 und +270 Grad bezeichnet die Ankunft des Laserstrahls jeweils von rechts, von unten und von links. A Phi of +90, +180 and +270 degrees referred to the arrival of the laser beam in each case from the right, from below and from the left. Der Rollwinkel wird mit Bezug zu einem bestimmten Referenz-Streifen genommen, der durch den Lasernachführer ausgesendet wird. The roll angle is taken with respect to a certain reference strip, which is emitted by the Lasernachführer. Angenommen, dass z. Assuming that z. B. der Fühler B. the sensor 400 400 und die Nachführeinheit and the tracking unit 100 100 wie in as in 1 1 orientiert sind, wird ebenso angenommen, dass die Laserstreifen in der in are oriented, it is also assumed that the laser stripe in the in 8 8th gezeigten Orientierung ausgesendet werden. Orientation shown are emitted. Wenn der Apodiserstreifen in der oberen rechten Seite in If the Apodiserstreifen in the upper right side in 8 8th als der Referenzstreifen ausgewählt wird, dann kann ein Rollwinkel für jenen Streifen eingerichtet werden in Bezug zu dem Winkel Phi = 0 Grad. is selected as the reference strip, then a roll angle can be set for that strip with respect to the angle Phi = 0 degrees. In diesem Fall könnte man, da der Referenzstreifen um 22,5 Grad mit Bezug zu Phi = 0 Grad gedreht wird, sagen, dass der Rollwinkel für das Licht, welches von dem Apodiser ausgeht, 22,5 Grad beträgt. In this case could be, since the reference stripe 0 degrees is rotated by 22.5 degrees with respect to phi = say that the roll angle of the light emanating from the Apodiser, is 22.5 degrees. Wenn der Fühler um 45 Grad mit Bezug auf diese Ausgangsposition gekippt wurde, würde der neue Rollwinkel 22,5 + 45 Grad = 67,5 Grad betragen. When the probe was tilted by 45 degrees with respect to this initial position, the new roll angle would be 22.5 + 45 degrees = 67.5 degrees. Auf diese Weise kann der Rollwinkel jeden Wert zwischen 0 und 360 Grad annehmen. In this way, the roll angle can be any value between 0 and 360 degrees.
  • Da sich die Form des Laserstrahls bei seiner Ausbreitung, wie in Since the shape of the laser beam as it propagates, as in 9 9 und and 10 10 gezeigt, entwickelt, ist es nötig, dies für die Veränderung des Schnittmusters der Streifen mit den Positionsdetektoren shown, develops, it is necessary this for the change of the pattern of stripes with the position detectors 432A 432A , . 432B 432B zu beachten. observed. Weiterhin sind die Streifen nicht vollständig gleichmäßig, und so hängt das exakte Schnittmuster des Laserstrahls mit den Streifen von der exakten Form der Streifen ab. Furthermore, the strips are not completely uniform, and so the exact pattern of the laser beam depends on the strips of the exact form of the strips. In der Praxis kann man daher die Muster, die auf den Positionsdetektorn In practice, therefore, can the patterns on the position Detektorn 432A 432A , . 432B 432B , bei verschiedenen Entfernungen und verschiedenen Verkippungswinkeln (Phi, Theta und Roll) bemerkt wurden, abtasten. At different distances and different tilt angles (Phi, Theta and Roll) were noticed scan.
  • Um die Präzision der Messung zu optimieren, kann die Fühlerspitze To optimize the precision of the measurement, the probe tip can 470 470 direkt unterhalb des Retroreflektors directly below the retroreflector 410 410 angeordnet werden. to be ordered. Eine numerische Analyse wurde aufgrund des Signal-zu-Geräusch-Verhältnisses der Positionsdetektoren A numerical analysis was due to the signal-to-noise ratio of the position detectors 432A 432A , . 432B 432B und der Veränderlichkeit des projizierten Lasermusters and the variability of the projected laser pattern 370 370 durchgeführt. carried out. 14 14 zeigt die daraus resultierenden Fehler in Mikrometern für Winkel von Phi und Theta von 0 bis 45 Grad. shows the resulting errors in micrometers for angles of phi and theta from 0 to 45 degrees. Der maximale Fehler beträgt in diesem Fall The maximum error in this case is 28 28 Mikrometer. Micrometers. Dieser kleine Fehler ist in diesem Bereich akzeptabel. This small error is acceptable in this area.
  • COMPUTERVERFAHREN COMPUTER METHOD
  • 15 15 zeigt ein exemplarisches Verfahren zur Berechnung der Signatur des Lasermusters auf den Positionsdetektoren showing an exemplary method for calculating the signature of the laser pattern on the position detectors 432A 432A , . 432B 432B . , Die Signatur ist als die Position von bis zu sechs Bergen und Tälern auf den zwei Positionsdetektoren definiert. The signature is defined as the position of up to six mountains and valleys on the two position detectors. Jeder dieser Berge ist mit einem bestimmten Streifen verbunden, und jedes dieser Täler fällt zwischen zwei Berge. Each of these hills is associated with a particular strip, and each of these valleys falls between two mountains. Die Signatur stellt ebenso einen Subpixel-Ort für den Schnittpunkt des Mittelpunkts jedes Berges oder jedes Tals auf dem Feld bereit. The signature also provides a sub-pixel location for the intersection of the center of each mountain or each valley on the field.
  • Die ersten Computerschritte sind dieselben für den ersten Positionsdetektor The first computer steps are the same for the first position detector 432A 432A und den zweiten Positionsdetektor and the second position detector 432B 432B . , Diese Schritte sind Ansammeln, Lowpass, Dezimieren, Differentialquotienten-Nehmen, Null-Durchgang-Finden, kleine Berge–Täler-Fallenlassen, und Parabel-Einpassen. These steps are accumulating, lowpass, decimating, differential coefficients take, zero-crossing-find, small mountains Valleys dropping, and parabolic-fitting. Diese Berechnungen können mit einem Feldprogrammierbaren Gate-Feld (FPGA field programmable gate array), einem digitalen Signalprozessor (DSP), einem Mikroprozessor oder einem Computer durchgeführt werden. These calculations can with a field programmable gate array (FPGA field programmable gate array), a digital signal processor (DSP), are carried out a microprocessor or a computer.
  • Jeder Positionssensor wird durch einen Laserstrahl beleuchtet, dessen Leistung und Betriebszyklus einstellbar sein können, wobei die Beleuchtung für eine bestimmte Integrationszeit durchgeführt wird, welche ebenso einstellbar sein kann. Each position sensor is illuminated by a laser beam whose power and duty cycle may be adjustable, the illumination is carried out for a given integration time, which may also be adjustable. Die Einstellung der Laserleistung oder der Betriebszyklen findet innerhalb des Lasernachführers statt. The adjustment of the laser power or the operating cycle takes place within the Lasernachführers. Die Einstellung in der Integrationszeit findet innerhalb des linearen Feldes durch Einstellen der „elektronischen Schließzeit” statt. The setting of the integration time is within the linear field, by setting the "electronic locking time" instead. In jedem Fall ist das Ziel die Bereitstellung von genug Licht für eine genügend lange Zeit, um ein gutes Signal zum Geräuschverhältnis ohne Sättigung der Detektoren zu erreichen. In any case, the goal is to provide enough light for a time sufficient to achieve a good signal to noise ratio without saturating the detectors.
  • Jeder Satz von Pixelproben wird bei hoher Geschwindigkeit gesammelt. Each set of pixel samples collected at high speed. Die Proben werden angesammelt, wie in The samples are collected, as in 15 15 gezeigt, durch mehrfaches Sammeln und miteinander Mitteln der Pixelwertsätze. shown, by repeatedly collecting and each means of the sets of pixel values. Als Beispiel können 4096 Pixelwerte von den Positionsdetektoren As an example, 4096 pixels values ​​from the position detectors 432A 432A , . 432B 432B bei 1600 Frames pro Sekunde gesammelt werden und in Gruppen von 8 Frames gemittelt werden, um eine effektive Datensammelrate für die 4096 Pixel von 200 Hz zu erhalten. be collected at 1600 frames per second and averaged in groups of eight frames to obtain an effective data collection rate for 4096 pixels by 200 Hz.
  • Die angesammelten Daten werden als nächstes gefiltert und dezimiert. The accumulated data is next filtered and decimated. Beide Verfahren können zusammen durch einen digitalen Filter durchgeführt werden. Both processes can be carried out together by a digital filter. Die einfachste Art des Filterns mittelt einige benachbarte Kanäle, aber viele Filtererfahren sind verfügbar. The simplest way of filtering averages some adjacent channels, but many filters out are available. Die Dezimierung entfernt einige Proben, um die Berechnung in den späteren Stufen zu vereinfachen. Decimation removes some samples to simplify the calculation in the later stages. Als ein Beispiel können die Daten auf ein Achtel der ursprünglichen Anzahl von Datenpunkten dezimiert werden. As an example, the data can be decimated to one-eighth of the original number of data points.
  • Um die Berge und Täler aus den Daten zu extrahieren, werden vier Schritte durchgeführt. To extract the mountains and valleys from the data, four steps are carried out. Zuerst werden die Differenzen (Differentialquotienten) zwischen benachbarten Pixeln berechnet. First, the difference (differential coefficient) are calculated between adjacent pixels. Als zweites werden die Daten analysiert, um die Nulldurchgänge zu finden. Second, the data is analyzed to find the zero crossings. Diese Nulldurchgänge stellen die potentiellen Berge und Täler dar. Als drittes werden die zu kleinen Berge und Täler fallengelassen. These zero crossings are the potential peaks and valleys. Third, the to small mountains and valleys are dropped. Diese Berge und Täler können sehr verrauscht sein oder sie können einfach nur zu klein sein, um interessant zu sein. These mountains and valleys can be very noisy or they may simply be just too small to be interesting. Als viertes wird eine Parabel in die Daten nahe dem Berg oder dem Tal eingepasst. Fourth, a parabola is fitted to the data near the mountain or the valley. Dies ermöglicht das Lokalisieren der Berge und Täler mit einer Subpixel-Auflösung. This allows locating the mountains and valleys with a sub-pixel resolution.
  • Die Position des Positionsgeberflecks The position of the position sensor spot 480 480 wird verwendet, um einen ungeführen Rollwinkel als eine Startposition für die späteren Berechnungen zu bekommen. is used to get a ungeführen roll angle as a starting position for the subsequent calculations. Die Position des Positionsgeberflecks The position of the position sensor spot 480 480 ist durch die Kamera is by the camera 352 352 nicht genau genug bekannt, um den exakten Rollwinkel zu bekommen. not known accurately enough to get the exact roll angle.
  • Die Parabelberge und -täler von den zwei Positionsdetektoren werden bereitgestellt zusammen mit dem ungefähren Rollwinkel von dem Positionsgeberfleck The parable crests and troughs of the two position detectors are provided along with the approximate roll angle of the position sensor spot 480 480 , und diese Information wird durch die Computervorrichtung verwendet, um jeden Berg auf den Positionsdetektoren And this information is used by the computer device, at any mountain on the position detectors 432A 432A , . 432B 432B einem bestimmten Laserstrahl zuzuordnen. allocated to a particular laser beam.
  • Die resultierende Signatur umfasst das Zuordnen jedes Streifens und der Subpixel-Werte der Positionsdetektoren The resulting signature includes assigning each strip and the sub-pixel values ​​of the position detectors 432A 432A , . 432B 432B . , Wie in As in 16 16 gezeigt, wird die gemessene Signatur einer VERGLEICHEN-Computerfunktion zugeordnet. shown, the measured signature of a COMPARE computer function is associated. Die VERGLEICHEN-Computerfunktion vergleicht die gemessenen und theoretischen Signaturwerte entsprechend einem Verfahren, welches nun erklärt wird. The COMPARE computer function compares the measured and theoretical signature values ​​in accordance with a method which will now be explained.
  • Die gesamte iterative Berechnung, die in The entire iterative calculation in 16 16 gezeigt wird, wird mit Phi-, Theta- und Roll-Werten gefüttert, welche aus einer vorherigen Berechnung bereitstehen. is shown being fed with phi, theta, and roll values ​​which are ready from a previous calculation. Diese vorherige Berechnung kann aus der letzten gemessenen Orientierung des Fühlers This previous calculation can be made of the last measured orientation of the probe 400 400 stammen oder durch eine ursprüngliche ungefähre Berechnung bereitgestellt werden. originate or be provided by an initial approximate calculation.
  • Ein in into 16 16 gezeigter EINPASSEN-Ablauf führt nun iterative Einstellungen durch (typischerweise zwei oder drei Iterationen), um die Werte für Theta, Phi und Roll zu finden, die zum besten Zusammenpassen der gemessenen und theoretischen Signaturen führen. shown FIT-Flow then performs iterative setup (typically two or three iterations) to find the values ​​of Theta, Phi and roll, leading to the best fit between measured and theoretical signatures. Das neue Phi, Theta und Roll werden zu der in The new Phi, Theta and roll will in 16 16 gezeigten Profiltabelle gesendet, zusammen mit der bekannten Entfernung zu dem Ziel, wie durch den Lasernachführer gemessen. Profile table shown sent, together with the known distance to the target as measured by the Lasernachführer. Zusätzlich werden Kompensationsdaten, die die geometrischen Beziehungen der Detektoren und des Retroreflektors auf dem Ziel In addition, compensation data that the geometrical relationships of the detectors and the retroreflector on the target 400 400 bereitstellen, zu der Profiltabelle gesendet. provide sent to the profile table. Aus diesen Daten wird ein inter Jochierter Wert ersichtlich, der neuere, präzisere Schätzungen der Positionen der Berge und Täler erlaubt. From this data, an inter Jochierter value seen, the newer, more accurate estimates of the positions of the peaks and valleys is allowed. Diese präzisere Schätzung wird als theoretische Signatur bezeichnet. This precise estimate is called the theoretical signature.
  • Das Verfahren wird fortgeführt, bis der Unterschied der gemessenen und der theoretischen Signaturen klein genug ist, um die Konvergenzkriterien des EINPASSEN-ABLAUFS zu erfüllen. The process is continued until the difference between the measured and theoretical signatures is small enough to meet the convergence criteria of the FIT-FLOW. An diesem Punkt werden die besten geschätzten Werte für Phi, Theta und Roll zum Berechnen der Position der Fühlerspitze verwendet. At this point, the best estimated values ​​for phi, theta, and roll are used to calculate the position of the probe tip. Diese Berechnung beachtet die Länge und die Geometrie des Stifts und. This calculation considered the length and geometry of the pin and. den Fühler in Bezug auf den Rest des Ziels the probe in relation to the rest of the target 400 400 . ,
  • ZIELKAMERA TARGET CAMERA
  • Die Kamera-Anordnung The camera arrangement 350 350 umfasst die Kamera comprises the camera 352 352 und zumindest eine lichtemittierende Diode (LED) and at least one light emitting diode (LED) 354 354 . , Wie oben erklärt, kann die Kamera-Anordnung in Verbindung mit dem Positionsgeberfleck As explained above, the camera arrangement in conjunction with the position sensor spot 480 480 verwendet werden, um jeden der Streifen zu identifizieren, der die Positionssensoren are used to identify each of the strips, the position sensors, 432 432 schneidet. cuts. Zusätzlich kann die Kamera-Anordnung In addition, the camera arrangement 350 350 verwendet werden, um den Betrieb des Vielzweck-Lasertrackers zu verbessern, egal, ob drei oder sechs Freiheitsgrade gemessen werden. be used to improve the operation of the general purpose laser tracker, whether three or six degrees of freedom are measured.
  • Für Mehrzweck-Lasernachführanwendungen blitzen die LEDs üblicherweise wiederholt auf. For multi-purpose Lasernachführanwendungen the LEDs flash usually repeatedly. Licht von den LEDs prallt von den Retroreflektoren ab und kehrt zu einer nahen Kamera zurück. Light from the LEDs bounces off the retro reflectors and returns to a nearby camera. Das Kamerabild zeigt die normale Szene sowie jedes Blitzen der Retroreflektoren gemeinsam mit den LEDs. The camera image shows the normal scene and any flashes of retro reflectors together with the LEDs. Auf Grundlage dieser Blitzmuster kann der Benutzer schnell die Anzahl und den Ort der Retroreflektoren erfahren. Based on these flash patterns, the user can quickly find out the number and location of the retroreflectors.
  • Ein Vorteil der Kamera besteht darin, dass sie die Aufnahme von Zielen beschleunigen kann. One advantage of the camera is that it can speed up the inclusion of targets. Jedoch befindet sich die Kamera (wenn vorhanden) in heute erhältlichen Nachführern entfernt von der optischen Achse des Nachführers. However, the camera is (if any) in available today Nachführern away from the optical axis of the Nachführers. Die resultierende Parallaxe macht es für den Nachführer unmöglich, sofort zu dem richtigen Winkel für den ausgewählten Retroreflektor zu fahren. The resulting parallax makes it impossible for the tracker to drive immediately to the correct angle for the selected retroreflector.
  • Die Kamera-Anordnung The camera arrangement 350 350 überwindet dieses Problem durch Befestigen der Kamera overcomes this problem by fixing the camera 352 352 auf der optischen Achse des Nachführers oder der optischen Achse der Musterprojektoranordnung, was die Parallaxe eliminiert. on the optical axis of the Nachführers or the optical axis of the pattern projector assembly, eliminating the parallax. Ein anderer Weg, dieses Problem zu überwinden, ist die Verwendung von zwei Kameras Another way to overcome this problem is the use of two cameras 352 352 , die abstandsgleich oder symmetrisch auf jeder Seite oder um die optische Achse des Nachführers oder die optische Achse der Musterprojektoranordnung angeordnet sind, wie aus Which are equally spaced or symmetrical on each side of or around the optical axis of the Nachführers or the optical axis of the pattern projector assembly, as shown in 17 17 ersichtlich. seen. In In 17 17 sind die Kameras the cameras 352 352 auf jeder Seite des Ausgabefensters on each side of the output window 246 246 positioniert. positioned. LEDs LEDs 354 354 sind nahe den Kameras are close to the camera 352 352 bereitgestellt, um die Kamera-Anordnung zu vervollständigen. provided to complete the camera arrangement. In diesem Fall kann eine Triangulation verwendet werden, um die Position des Ziels zu finden. In this case, triangulation can be used to find the position of the target. In einer anderen Ausführungsform ist es nicht nötig, dass die Kameras symmetrisch zu der optischen Achse positioniert sind. In another embodiment, it is not necessary that the cameras are positioned symmetrically with respect to the optical axis. Es ist möglich, die dreidimensionale Position eines Retroreflektors zu berechnen, so lange die Position der zwei Kameras in dem Nachführer-Referenzrahmen und die zwei Winkel bekannt sind, die durch jede der zwei Kameras gemessen wurden. It is possible to calculate the three dimensional position of a retroreflector, as long as the position of the two cameras in the tracker frame of reference and the two angles are known, which were measured by each of the two cameras.
  • Die Kamera-Anordnung The camera arrangement 350 350 kann jeden gewünschten Retroreflektor ansteuern. can control any desired retroreflector. Der Benutzer kann dies durch Auswählen der gewünschten SMR auf einem Computerbildschirm tun. The user can do this by selecting the desired SMR on a computer screen. Alternativ kann der Computer eingestellt werden, um automatisch einen SMR zu erfassen, sobald dieser in das Sichtfeld gebracht wird. Alternatively, the computer can be set to automatically detect an SMR as soon as it is brought into the field of view. Dieses Merkmal ist am nützlichsten, wenn nur ein SMR vorhanden ist. This feature is most useful when only a SMR is available.
  • Eine gängige Verwendung von zielenden Kameras ist das Einsetzen einer Überwachungsmessung für eine Anzahl von Retroreflektorzielen. A common use of targeting cameras is the insertion of a control measurement for a number of retroreflector targets. Mit üblichen Nachführern wird dies durch Auswählen eines SMR nach dem anderen auf dem Computerbildschirm ausgeführt und durch dann folgendes Suchen mit dem Nachführer, um jedes Ziel zu finden. With usual Nachführern this is accomplished by selecting an SMR after the other on the computer screen and then following searches using the tracker to each destination to find. Der Laserstrahl kann am Start der Messung nahe dem Ziel angeordnet sein. The laser beam may be disposed near the target at the start of the measurement. Mit einer In-Live-Kamera-Anordnung With an in-live camera arrangement 350 350 ist es möglich, jeden Retroreflektor in der Umgebung automatisch und schnell zu lokalisieren und automatisch ein Überwachungsmuster zu erzeugen. it is possible to locate each retroreflector in the area automatically and quickly and automatically generate a monitoring pattern. Dies kann beträchtliche Zeit sparen, insbesondere, wenn die Ziele schwer zu erreichen sind. This can save considerable time, especially if the goals are difficult to achieve. Ein gutes Beispiel für eine solche Zeitersparnis ist das Verbinden von zwei Rumpfabschnitten eines Flugzeugs. A good example of such a time saving is connecting two fuselage sections of an aircraft. Ein Verfahren zum Durchführen dieser Verbindung ist das Befestigen einer Anzahl von kleinen Retroreflektorzielen auf den zwei Rumpfabschnitten, was in vielen Fällen Stellen sind, die nicht leicht zu erreichen sind. One method for performing this compound is the mounting of a number of small retroreflector targets on the two hull sections, which are in many cases sites that are not easy to reach. Eine vollständig automatisierte Überwachung vereinfacht dieses Verfahren beträchtlich. A fully automated monitoring simplifies this process considerably.
  • Während sich die obige Beschreibung auf eine bestimmte Ausführungsform in der vorliegenden. While the above description relates to a particular embodiment in the present. Erfindung bezieht, wird verstanden werden, dass viele Modifikationen gemacht werden können, ohne ihren Geist zu verlassen. Invention relates will be understood that many modifications can be made without departing from its spirit. Die beigefügten Ansprüche sind dafür gedacht, solche Modifikationen abzudecken, die innerhalb des wahren Geistes und Bereichs der vorliegenden Erfindung fallen würden. The appended claims are intended to cover such modifications as would fall within the true spirit and scope of the present invention.
  • Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen sind daher in allen Aspekten als beschreibend und nicht beschränkend zu betrachten, wobei der Bereich der Erfindung durch die angefügten Ansprüche, anstatt durch die vorangegangne Beschreibung, bezeichnet wird, und alle Veränderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalenz dieser Ansprüche liegen, sind daher gedacht, davon umfasst zu sein. The presently disclosed embodiments are therefore to be considered in all aspects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention by the appended claims, rather than is designated by the vorangegangne ​​description, and all changes that come within the meaning and range of equivalency claims are, therefore are intended to be embraced therein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • US 4790651 [0002] US 4790651 [0002]
    • US 4714339 [0002] US 4714339 [0002]
    • US 5973788 [0006] US 5973788 [0006]
    • US 6166809 [0006] US 6166809 [0006]
    • US 7230689 [0007, 0008] US 7230689 [0007, 0008]
    • US 5267014 [0009] US 5267014 [0009]
    • US 7312862 [0010] US 7312862 [0010]
    • US 7352446 [0051] US 7352446 [0051]

Claims (49)

  1. Lasernachführsystem zum Messen von sechs Freiheitsgraden, wobei das System umfasst: eine Nachführeinheit, umfassend: eine Nutzlastanordnung, die um zumindest eine Achse drehbar ist, wobei die Nutzlastanordnung umfasst: eine Hauptoptikanordnung, die zum Aussenden eines ersten Laserstrahls gegliedert ist, und eine Musterprojektoranordnung, die zum Aussenden eines zweiten Laserstrahls gegliedert ist, der als ein zweidimensionales Muster geformt ist, und ein Ziel, umfassend einen Retroreflektor; Lasernachführsystem for measuring six degrees of freedom, said system comprising: a tracking unit comprising: a payload assembly about at least one axis is rotatable, the payload assembly comprising: a main optics assembly structured to emit a first laser beam, and a pattern projector assembly, is structured to emit a second laser beam which is formed as a two-dimensional pattern, and a target comprising a retro-reflector; und eine Positionssensoranordnung, die nahe dem Retroreflektor bereitgestellt ist; and a position sensor arrangement, which is provided near the retroreflector; wobei ein Symmetriezentrum des Retroreflektors auf einer anderen Ebene als einer Ebene der Positionssensoranord-nung bereitgestellt ist. wherein a center of symmetry of the retroreflector is provided on a different plane than a plane of the Positionssensoranord-drying.
  2. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Hauptoptikanordnung weiterhin umfasst: einen ersten Laser, der zum Aussenden des ersten Laserstrahls gegliedert ist; Lasernachführsystem according to claim 1, wherein the main optics assembly further comprises: a first laser which is structured to emit the first laser beam; Entfernungsverarbeitungselektronik; Distance processing electronics; einen ersten Strahlteiler, der zum Ausrichten von zumindest einen Abschnitt eines retroflektierten Laserstrahls zu der entfernungsverarbeitenden Elektronik gegliedert ist; a first beam splitter, which is structured to align at least a portion of a retroflexed laser beam to the distance processing electronics; einen Positionsdetektor; a position detector; und einen zweiten Strahlteiler, der zum Ausrichten von zumindest einem Abschnitt des retroreflektierten Laserstrahls zu dem Positionsdetektor gegliedert ist. and a second beam splitter, which is structured to align at least a portion of the retroreflected laser beam to the position detector.
  3. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Musterprojektoranordnung weiterhin umfasst: einen zweiten Laser, der zum Aussenden des zweiten Laserstrahls gegliedert ist; Lasernachführsystem according to claim 1, wherein the pattern projector assembly further comprises: a second laser which is structured to emit the second laser beam; einen Strahlexpander, der zum Expandieren des zweiten Laserstrahls gegliedert ist; a beam expander structured to expand the second laser beam; und ein Formelement, das zum Formen des expandierten zweiten Laserstrahls in das zweidimensionale Muster gegliedert ist. and a molding member which is structured for shaping the expanded second laser beam into the two-dimensional pattern.
  4. Lasernachführsystem nach Anspruch 3, bei welchem das Formelement einen Apodiser umfasst. Lasernachführsystem according to claim 3, wherein the shape element comprises a Apodiser.
  5. Lasernachführsystem nach Anspruch 4, bei welchem der Apodiser eine kontinuierliche Tonschichttransparenz umfasst, die mit optischem Zement zwischen zwei Glasplatten befestigt ist. Lasernachführsystem according to claim 4, wherein the Apodiser a continuous Tonschichttransparenz comprises attached with optical cement between two glass plates.
  6. Lasernachführsystem nach Anspruch 3, bei welchem das Formelement ein beugendes Element umfasst. Lasernachführsystem according to claim 3, wherein the shaping element comprises a diffractive element.
  7. Lasernachführsystem nach Anspruch 3, wobei das Formelement eine Vielzahl von Linsen, eine Vielzahl von Strahlteilern und eine Vielzahl von Prismen umfasst. Lasernachführsystem according to claim 3, wherein the mold member comprises a plurality of lenses, a plurality of beam splitters and a plurality of prisms.
  8. Lasernachführsystem nach Anspruch 3, wobei das zweidimensionale Muster ein Streifenmuster umfasst. Lasernachführsystem according to claim 3, wherein the two-dimensional pattern comprises a pattern of stripes.
  9. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Nachführeinheit weiterhin umfasst: eine Azimutanordnung, die auf einem Ständer befestigt ist; Lasernachführsystem according to claim 1, wherein said tracking unit further comprises: an azimuth arrangement which is mounted on a stand; und eine Zenitanordnung, die auf der Azimutanordnung befestig ist und um eine Azimutachse drehbar ist; and a crown arrangement befestig on the azimuth assembly and is rotatable about an azimuth axis; wobei die Nutzlastanordnung auf der Zenitanordnung befestigt ist und um eine Zenitachse drehbar ist; wherein the payload structure is mounted on the zenith assembly and is rotatable about a zenith axis; wobei die Azimutanordnung eine Azimutmotoranordnung umfasst, die zum Drehen der Zenitanordnung um die Azimutachse gegliedert ist, und eine Azimut-Encoder-Anordnung, die zum Messen eines Rotationswinkels der Zenitanordnung gegliedert ist; wherein the azimuth assembly includes an azimuth motor assembly that is structured for rotating the zenith assembly about the azimuth axis, and an azimuth encoder assembly structured to measure an angle of rotation of the zenith assembly; und wobei die Zenitmotoranordnung eine Zenitmotoranordnung umfasst, die zum Drehen der Nutzlastanordnung um die Zenitachse gegliedert ist, und eine Zenit-Encoder-Anordnung, die zum Messen eines Rotationswinkels der Nutzlastanordnung gegliedert ist. and wherein the zenith motor assembly includes a zenith motor assembly that is structured for rotating said payload structure about the zenith axis and a zenith encoder assembly structured to measure an angle of rotation of the payload structure.
  10. Lasernachführsystem nach Anspruch 9, bei welchem die Nachführeinheit weiterhin umfasst: einen Positionsdetektor, der so gegliedert ist, dass, wenn ein retroreflektierter Laserstrahl den Positionsdetektor in einer Position entfernt von einer vorbestimmten Position trifft, ein Fehlersignal erzeugt wird, um die Azimutmotoranordnung und die Zenitmotoranordnung zum Drehen der Nutzlastanordnung zu regeln, so dass der erste Laserstrahl ein Zentrum des Retroreflektors trifft. Lasernachführsystem according to claim 9, wherein said tracking unit further comprises: a position detector, which is so structured that, when a retro reflected laser beam hits the position detector in a position away from a predetermined position, an error signal is generated to the azimuth motor assembly and the zenith motor assembly for rotating said payload structure to fix, so that the first laser beam strikes a center of the retroreflector.
  11. Lasernachführsystem nach Anspruch 3, bei welchem die Musterprojektoranordnung weiterhin eine Kameraanordnung umfasst, die eine Kamera und zumindest eine lichtemittierende Diode umfasst, wobei die Kameraanordnung auf einer optischen Achse der Musterprojektoranordnung bereitgestellt ist. Lasernachführsystem according to claim 3, wherein the pattern projector assembly further comprises a camera assembly comprising a camera and at least one light emitting diode, the camera assembly is provided on an optical axis of the pattern projector assembly.
  12. Lasernachführsystem nach Anspruch 3, wobei die Musterprojektoranordnung weiterhin eine Vielzahl von Kameraanordnungen umfasst, wobei jede Kameraanordnung eine Kamera und zumindest eine lichtemittierende Diode umfasst. Lasernachführsystem according to claim 3, wherein the pattern projector assembly further comprises a plurality of camera assemblies, each camera assembly comprising a camera and at least one light emitting diode.
  13. Lasernachführsystem nach Anspruch 11, bei welchem das Ziel weiterhin einen Positionsfleck umfasst. Lasernachführsystem according to claim 11, wherein the target further comprises a position mark.
  14. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, bei welchem der Retroreflektor einen Würfelecken-Retroreflektor umfasst. Lasernachführsystem according to claim 1, wherein the retroreflector comprises a cube corner retroreflector.
  15. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, bei welchem der Retroreflektor und die Positionsdetektoranordnung starr mit einer gängigen strukturellen Komponente verbunden sind. Lasernachführsystem according to claim 1, wherein the retroreflector and the position detector assembly rigidly connected to a common structural component.
  16. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, bei welchem das Ziel weiterhin einen Fühler umfasst. Lasernachführsystem according to claim 1, wherein the target further comprises a probe.
  17. Musterprojektoranordnung zur Verwendung in einem Lasernachführsystem zum Messen von sechs Freiheitsgraden, wobei die Musterprojektoranordnung umfasst: einen Laser, der zum Aussenden eines Laserstrahls gegliedert ist; Pattern projector assembly for use in a Lasernachführsystem for measuring six degrees of freedom, wherein the pattern projector assembly comprising: a laser which is structured to emit a laser beam; einen Strahlexpander, der zum Expandieren des zweiten Laserstrahls gegliedert ist; a beam expander structured to expand the second laser beam; und ein Formelement, welches zum Formen des expandierten zweiten Laserstrahls in ein zweidimensionales Muster gegliedert ist. and a molding member which is structured for shaping the expanded second laser beam into a two dimensional pattern.
  18. Musterprojektanordnung nach Anspruch 17, bei welcher das Formelement einen Apodiser umfasst. Pattern project assembly of claim 17, wherein the shape element comprises a Apodiser.
  19. Musterprojektoranordnung nach Anspruch 18, bei welcher der Apodiser eine kontinuierliche Tonschichttransparenz umfasst, die mit optischem Zement zwischen zwei Glasplatten befestigt ist. Pattern projector assembly of claim 18, wherein the Apodiser comprises a continuous Tonschichttransparenz attached with optical cement between two glass plates.
  20. Musterprojektoranordnung nach Anspruch 17, wobei das Formelement ein beugendes Element umfasst. Pattern projector assembly of claim 17 wherein the shape element comprises a diffractive element.
  21. Musterprojektoranordnung nach Anspruch 17, bei welcher das Formelement eine Vielzahl von Linsen, eine Vielzahl von Strahlteilern und eine Vielzahl von Prismen umfasst. Pattern projector assembly of claim 17, wherein the mold member comprises a plurality of lenses, a plurality of beam splitters and a plurality of prisms.
  22. Musterprojektoranordnung nach Anspruch 17, bei welcher das zweidimensionale Muster ein Streifenmuster umfasst. Pattern projector assembly of claim 17, wherein the two-dimensional pattern comprises a pattern of stripes.
  23. Musterprojektoranordnung nach Anspruch 17, bei welcher die Musterprojektoranordnung weiterhin eine Kameraanordnung umfasst, die eine Kamera und zumindest eine lichtemittierende Diode umfasst, wobei die Kameraanordnung auf einer optischen Achse der Musterprojektoranordnung bereitgestellt ist. Pattern projector assembly of claim 17, wherein the pattern projector assembly further comprises a camera assembly comprising a camera and at least one light emitting diode, the camera assembly is provided on an optical axis of the pattern projector assembly.
  24. Musterprojektoranordnung nach Anspruch 17, wobei die Musterprojektoranordnung weiterhin eine Vielzahl von Kameraanordnungen umfasst, wobei jede Kameraanordnung eine Kamera und zumindest eine lichtemittierende Diode umfasst. Pattern projector assembly of claim 17, wherein the pattern projector assembly further comprises a plurality of camera assemblies, each camera assembly comprising a camera and at least one light emitting diode.
  25. Ziel zur Verwendung mit einem Lasernachführsystem zum Messen von sechs Freiheitsgraden, wobei das Ziel umfasst: einen Retroreflektor; Target for use with a Lasernachführsystem for measuring six degrees of freedom, wherein the target comprising: a retroreflector; und eine Positionssensoranardnung, die nahe dem Retroreflektor bereitgestellt ist; and a Positionssensoranardnung which is provided near the retroreflector; bei welcher ein Symmetriezentrum des Retroreflektors auf einer anderen Ebene als einer Ebene der Positionssensoranord-nung bereitgestellt ist. wherein a center of symmetry of the retroreflector is provided on a different plane than a plane of the Positionssensoranord-drying.
  26. Ziel nach Anspruch 25, weiterhin einen Positionsfleck umfassend. The target of Claim 25, further comprising a position stain.
  27. Ziel nach Anspruch 25, bei welchem der Retroreflektor einen Würfelecken-Retroreflektor umfasst. Target according to claim 25 wherein the retroreflector comprises a cube corner retroreflector.
  28. Ziel nach Anspruch 25, bei welchem der Retroreflektor und die Positionsdetektoranordnung starr mit einer gängigen strukturellen Komponente verbunden sind. The target of Claim 25, wherein the retroreflector and the position detector assembly rigidly connected to a common structural component.
  29. Ziel nach Anspruch 25, bei welchem das Ziel weiterhin einen Fühler umfasst. The target of Claim 25, wherein the target further comprises a probe.
  30. Verfahren zum Messen einer Orientierung eines Ziels, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellung des Ziels, umfassend einen Retroreflektor; A method of measuring orientation of a target, the method comprising: providing the target, comprising a retro-reflector; und eine Positionssensoranordnung, die nahe dem Retroreflektor bereitgestellt ist, wobei ein Symmetriezentrum des Retroreflektors auf einer anderen Ebene als einer Ebene der Positionssensoranordnung bereitgestellt ist; and a position sensor arrangement, which is provided near the retroreflector, wherein a center of symmetry of the retroreflector is provided on a different plane than a plane of the position sensor arrangement; Beleuchten des Ziels mit einem Laserstrahl, der in ein zweidimensionales Muster geformt ist; Illuminating the target with a laser beam that is shaped in a two-dimensional pattern; Aufnehmen einer Position des zweidimensionalen Musters auf der Positionssensoranordnung, um einen gemessenen Signaturwert der Musterorientierung zu erzeugen; Receiving a position of the two-dimensional pattern on the position sensor assembly to create a measured signature value of the pattern orientation; iteratives Vergleichen des gemessenen Signaturwerts mit einem theoretischen Signaturwert; iteratively comparing the measured signature value with a theoretical signature value; Berechnen einer Orientierung des Ziels von dem gemessenen Signaturwert, wenn ein Unterschied zwischen dem gemessenen Signaturwert und dem theoretischen Signaturwert ein Konvergenzkriterium erfüllt. Calculating an orientation of the target from the measured signature value when a difference between the measured signature value and the theoretical signature value satisfies a convergence criterion.
  31. Verfahren nach Ausspruch 30, bei welchem das zweidimensionale Muster ein Streifenmuster ist, welches von einem Mittelpunkt ausgestrahlt wird; A method according to statement 30, wherein the two-dimensional pattern is a stripe pattern, which is emitted from a center point; und die Positionssensoranordnung zumindest zwei lineare positionsempfindliche Detektoren oder photoempfindliche Felder umfasst. and the position sensor arrangement comprises at least two linear position sensitive detectors or photosensitive fields.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, bei welchem die zumindest zwei photoempfindlichen Felder eine Vielzahl von Pixeln umfassen; The method of claim 31, wherein the at least two photosensitive areas include a plurality of pixels; und das Aufnehmen einer Position des zweidimensionalen Musters umfasst: Ansammeln eines Pixelbeispielsatzes durch wiederholtes Sammeln eines Pixelwertsatzes, und gemeinsame Mittelwertbildung der Pixelwerte für jede der Vielzahl von Pixeln; and receiving a position of the two-dimensional pattern comprises: accumulating a set of pixels example by repeatedly collecting a set of pixel value, and common averaging the pixel values ​​for each of the plurality of pixels; Filtern der angesammelten Pixelbeispielsätze; Filtering the accumulated pixel sample sets; Dezimieren der angesammelten Pixelbeispielsätze; Decimating the accumulated pixel sample sets; Berechnen eines Differentialquotienten zwischen benachbarten Pixeln; Calculating a differential coefficients between adjacent pixels; Identifizieren von Nulldurchgängen in den Differentialquotienten, um potentielle Berge und Täler zu identifizieren; Identifying zero crossings in the derivative, to identify potential peaks and valleys; Entfernen von Bergen und Tälern aus der Betrachtung, die kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert sind; Removal of peaks and valleys from a consideration of which are smaller than a predetermined threshold value; und Anpassen einer Parabel an die Datenpunkte nahe den verbleibenden Bergen und Tälern. and fitting a parabola to the data points near the remaining mountains and valleys.
  33. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Positionssensoranordnung umfasst: einen positionsempfindlichen Detektor oder ein photoempfindliches Feld; Lasernachführsystem according to claim 1, wherein comprises the position sensor assembly comprising: a position-sensitive detector or a photosensitive array; und einen optischen Filter, der auf dem photoempfindlichen Feld bereitgestellt ist. and an optical filter which is provided on the photosensitive array.
  34. Lasernachführsystem nach Anspruch 33, bei welchem die Positionssensoranordnung umfasst: zumindest zwei positionsempfindliche Detektoren oder photoempfindliche Felder. Lasernachführsystem according to claim 33, wherein the position sensor assembly comprises: at least two position sensitive detectors or photosensitive fields.
  35. Lasernachführsystem nach Anspruch 33, bei welchem das photoempfindliche Feld ein CCD- oder CMOS-Feld ist. Lasernachführsystem according to claim 33, wherein said photosensitive array is a CCD or CMOS array.
  36. Lasernachführsystem nach Anspruch 34, bei welchem die zumindest zwei positionsempfindlichen Detektoren oder photoempfindlichen Felder lineare Felder sind. Lasernachführsystem according to claim 34, wherein the at least two position sensitive detectors or photosensitive fields are linear arrays.
  37. Lasernachführsystem nach Anspruch 33, bei welchem der optische Filter einen optischen Bandpass-Filter und einen neutralen Dichte-Filter umfasst. Lasernachführsystem according to claim 33, wherein the optical filter comprises an optical bandpass filter and a neutral density filter.
  38. Lasernachführsystem nach Anspruch 25, bei welcher die Positionssensoranordnung umfasst: einen positionsempfindlichen Detektor oder ein photoempfindliches Feld; Lasernachführsystem according to claim 25, wherein comprises the position sensor assembly comprising: a position-sensitive detector or a photosensitive array; und einen optischen Filter, der auf dem photoempfindlichen Feld bereitgestellt ist. and an optical filter which is provided on the photosensitive array.
  39. Ziel nach Anspruch 38, bei welchem die Positionssensoranord-nung umfasst zumindest zwei positionsempfindliche Detektoren oder photoempfindliche Felder. Target according to claim 38, wherein the Positionssensoranord-voltage includes at least two position sensitive detectors or photosensitive fields.
  40. Ziel nach Anspruch 38, bei welchem das photoempfindliche Feld ein CCD- oder CMOS-Feld ist. The target of Claim 38, wherein the photosensitive array is a CCD or CMOS array.
  41. Ziel nach Anspruch 39, bei welchem die zumindest zwei positionsempfindlichen Detektoren oder photoempfindlichen Felder lineare Felder sind. The target of Claim 39, wherein the at least two position sensitive detectors or photosensitive fields are linear arrays.
  42. Ziel nach Anspruch 38, bei welchem der optische Filter einen optischen Bandpass-Filter und einen neutralen Dichte-Filter umfasst. The target of Claim 38, wherein the optical filter comprises an optical bandpass filter and a neutral density filter.
  43. Lasernachführsystem nach Anspruch 1, weiterhin Elektronik umfassend, die gegliedert ist, um eine Position des zweidimensionalen Musters auf der Positionssensoranordnung aufzunehmen, um einen gemessenen Signaturwert der Musterorientierung zu erzeugen; Lasernachführsystem according to claim 1, further comprising electronics, which is structured to receive a position of the two-dimensional pattern on the position sensor assembly to create a measured signature value of the pattern orientation; den gemessenen Signaturwert mit einem theoretischen Signaturwert iterativ zu vergleichen; comparing the measured signature value with a theoretical signature value iteratively; eine Orientierung des Ziels von dem gemessenen Signaturwert zu berechnen, wenn ein Unterschied zwischen dem gemessenen Signaturwert und dem theoretischen Signaturwert ein Konvergenzkriterium erfüllt. to calculate an orientation of the target from the measured signature value when a difference between the measured signature value and the theoretical signature value satisfies a convergence criterion.
  44. Lasernachführsystem nach Anspruch 43, bei welchem das zweidimensionale Muster ein Streifenmuster ist, welches von einem Mittelpunkt ausgestrahlt wird; Lasernachführsystem according to claim 43, wherein the two-dimensional pattern is a stripe pattern, which is emitted from a center point; und die Positionssensoranordnung zumindest zwei lineare positionsempfindliche Detektoren oder photoempfindliche Felder umfasst. and the position sensor arrangement comprises at least two linear position sensitive detectors or photosensitive fields.
  45. Lasernachführsystem nach Anspruch 44, bei welchem die zumindest zwei photoempfindlichen Felder eine Vielzahl von Pixeln umfassen; Lasernachführsystem according to claim 44, wherein the at least two photosensitive areas include a plurality of pixels; und die Elektronik weiter gegliedert ist, um: einen Pixelbeispielsatz anzusammeln durch wiederholtes Sammeln eines Pixelwertsatzes und gemeinsame Mittelwertbildung der Pixelwerte für jede der Vielzahlen von Pixeln; and the electronics is further broken down in order to: a pixel sample rate to accumulate by repeatedly collecting a set of pixel value and common averaging the pixel values ​​for each of the plurality of pixels; den angesammelten Pixelbeispielsatz zu filtern; the accumulated pixel filter example sentence; den angesammelten Pixelbeispielsatz zu dezimieren; the accumulated pixels to decimate example sentence; einen Differentialquotienten zwischen benachbarten Pixeln zu berechnen; to calculate a differential coefficients between adjacent pixels; Nulldurchgänge in den Differentialquotienten zu identifizieren, um potentielle Berge und Täler zu identifizieren; Zero crossings to identify, to identify potential peaks and valleys in the derivative; Berge und Täler aus der Betrachtung zu entfernen, die kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert sind; to remove peaks and valleys of the viewing that are smaller than a predetermined threshold value; und eine Parabel an die Datenpunkte nahe den verbleibenden Bergen und Tälern einzupassen. and fitting a parabola to the data points near the remaining peaks and valleys.
  46. Lasernachführsystem, umfassend: eine Nachführeinheit, umfassend: eine Nutzlastanordnung, die um zumindest eine Achse drehbar ist, wobei die Nutzlastanordnung umfasst: eine Hauptoptikanordnung, die zum Aussenden eines ersten Laserstrahls gegliedert ist; Lasernachführsystem, comprising: a tracking unit comprising: a payload assembly having at least one axis is rotatable about, the payload assembly comprising: a main optics assembly structured to emit a first laser beam; und zumindest zwei Kameraanordnungen, wobei jede Kameraanordnung eine Kamera und zumindest eine lichtemittierende Diode umfasst. and at least two camera assemblies, each camera assembly comprising a camera and at least one light emitting diode.
  47. Lasernachführsystem nach Anspruch 46, bei welchem die zumindest zwei Kameras symmetrisch um eine optische Achse der Nutzlastanordnung angeordnet sind. Lasernachführsystem according to claim 46, wherein the two cameras are at least arranged symmetrically about an optical axis of the payload assembly.
  48. Lasernachführsystem nach Anspruch 46, bei welchem die zumindest zwei Kameras nahe einem Ausgabefenster der Nutzlastanordnung angeordnet sind. Lasernachführsystem according to claim 46, wherein the at least two cameras are arranged close to an output window of the payload assembly.
  49. Lasernachführsystem nach Anspruch 46, weiterhin umfassend: ein Ziel mit einem Retroreflektor; Lasernachführsystem according to claim 46, further comprising: an object with a retroreflector; wobei die zumindest zwei Kameras zur Bereitstellung einer stereoskopischen Ansicht des Ziels gegliedert sind, um eine Schätzung der Entfernung und der Winkel zu dem Ziel bereitzustellen. wherein the at least two cameras are structured to provide a stereoscopic view of the aim to provide an estimate of the distance and the angle to the target.
DE200911003495 2008-11-17 2009-11-17 Apparatus and method for measuring six degrees of freedom Withdrawn DE112009003495T5 (en)

Priority Applications (3)

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US (2) US8525983B2 (en)
JP (2) JP2012509464A (en)
CN (2) CN103698769A (en)
DE (2) DE112009003495T5 (en)
GB (1) GB2477902B (en)
WO (1) WO2010057169A3 (en)

Families Citing this family (94)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9482755B2 (en) 2008-11-17 2016-11-01 Faro Technologies, Inc. Measurement system having air temperature compensation between a target and a laser tracker
US8803055B2 (en) * 2009-01-09 2014-08-12 Automated Precision Inc. Volumetric error compensation system with laser tracker and active target
US8659749B2 (en) 2009-08-07 2014-02-25 Faro Technologies, Inc. Absolute distance meter with optical switch
US8630314B2 (en) 2010-01-11 2014-01-14 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for synchronizing measurements taken by multiple metrology devices
WO2011090896A1 (en) 2010-01-20 2011-07-28 Faro Technologies, Inc. Portable articulated arm coordinate measuring machine having integrated software controls
US8875409B2 (en) 2010-01-20 2014-11-04 Faro Technologies, Inc. Coordinate measurement machines with removable accessories
US8677643B2 (en) 2010-01-20 2014-03-25 Faro Technologies, Inc. Coordinate measurement machines with removable accessories
US9607239B2 (en) 2010-01-20 2017-03-28 Faro Technologies, Inc. Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations
US8615893B2 (en) 2010-01-20 2013-12-31 Faro Technologies, Inc. Portable articulated arm coordinate measuring machine having integrated software controls
US8898919B2 (en) 2010-01-20 2014-12-02 Faro Technologies, Inc. Coordinate measurement machine with distance meter used to establish frame of reference
CN102713776B (en) 2010-01-20 2015-04-22 法罗技术股份有限公司 Portable articulated arm coordinate measuring machine with multi-bus arm technology
US8638446B2 (en) * 2010-01-20 2014-01-28 Faro Technologies, Inc. Laser scanner or laser tracker having a projector
GB2489370B (en) 2010-01-20 2014-05-14 Faro Tech Inc Coordinate measuring machine having an illuminated probe end and method of operation
US8832954B2 (en) 2010-01-20 2014-09-16 Faro Technologies, Inc. Coordinate measurement machines with removable accessories
US8537371B2 (en) 2010-04-21 2013-09-17 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for using gestures to control a laser tracker
US9400170B2 (en) 2010-04-21 2016-07-26 Faro Technologies, Inc. Automatic measurement of dimensional data within an acceptance region by a laser tracker
US9377885B2 (en) 2010-04-21 2016-06-28 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker
US8422034B2 (en) 2010-04-21 2013-04-16 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for using gestures to control a laser tracker
US8724119B2 (en) 2010-04-21 2014-05-13 Faro Technologies, Inc. Method for using a handheld appliance to select, lock onto, and track a retroreflector with a laser tracker
WO2016073208A1 (en) 2014-11-03 2016-05-12 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker
US9772394B2 (en) 2010-04-21 2017-09-26 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for following an operator and locking onto a retroreflector with a laser tracker
US9168654B2 (en) 2010-11-16 2015-10-27 Faro Technologies, Inc. Coordinate measuring machines with dual layer arm
CN102004252B (en) * 2010-11-19 2012-12-05 二重集团(德阳)重型装备股份有限公司 Device for carrying out three-dimensional space positioning on static workpieces and special hand-held movable optical retroreflector
CN102564302A (en) 2010-12-10 2012-07-11 通用电气公司 Measuring system and method
US8607536B2 (en) 2011-01-14 2013-12-17 Faro Technologies, Inc. Case for a device
CN104136880A (en) * 2012-01-30 2014-11-05 法罗技术股份有限公司 Laser tracker used with six degree-of-freedom probe having separable spherical retroreflector
US8902408B2 (en) 2011-02-14 2014-12-02 Faro Technologies Inc. Laser tracker used with six degree-of-freedom probe having separable spherical retroreflector
GB2518769A (en) 2011-03-03 2015-04-01 Faro Tech Inc Target apparatus and method
US8619265B2 (en) 2011-03-14 2013-12-31 Faro Technologies, Inc. Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker
US9482529B2 (en) 2011-04-15 2016-11-01 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
US9164173B2 (en) 2011-04-15 2015-10-20 Faro Technologies, Inc. Laser tracker that uses a fiber-optic coupler and an achromatic launch to align and collimate two wavelengths of light
GB2504890A (en) 2011-04-15 2014-02-12 Faro Tech Inc Enhanced position detector in laser tracker
US9686532B2 (en) 2011-04-15 2017-06-20 Faro Technologies, Inc. System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices
CN102252634B (en) * 2011-06-16 2012-11-14 中国科学技术大学 Laser multiple degrees of freedom precision measurement system based on telescope system
US9222771B2 (en) 2011-10-17 2015-12-29 Kla-Tencor Corp. Acquisition of information for a construction site
DE102011085599B3 (en) * 2011-11-02 2012-12-13 Polytec Gmbh Apparatus and method for interferometric measurement of an object
CN102494632B (en) * 2011-11-29 2014-01-08 中国科学院电工研究所 Device and method for detecting heliostat face shape error
EP2602641B1 (en) * 2011-12-06 2014-02-26 Leica Geosystems AG Laser tracker with position-sensitive detectors for searching a target
EP2618175A1 (en) 2012-01-17 2013-07-24 Leica Geosystems AG Laser tracker with graphical targeting functionality
CN104094081A (en) 2012-01-27 2014-10-08 法罗技术股份有限公司 Inspection method with barcode identification
USD688577S1 (en) 2012-02-21 2013-08-27 Faro Technologies, Inc. Laser tracker
EP2662702A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-13 Leica Geosystems AG Laser tracker with interferometer and absolute distance measuring unit and calibration method for a laser tracker
US9482525B2 (en) 2012-05-16 2016-11-01 Faro Technologies, Inc. Apparatus to compensate bearing runout in a three-dimensional coordinate measuring system
US9746304B2 (en) 2012-05-16 2017-08-29 Faro Technologies, Inc. Apparatus and method to compensate bearing runout in an articulated arm coordinate measurement machine
CN104321616A (en) * 2012-05-16 2015-01-28 法罗技术股份有限公司 An apparatus and method to compensate bearing radial runout in laser tracker
US8997362B2 (en) 2012-07-17 2015-04-07 Faro Technologies, Inc. Portable articulated arm coordinate measuring machine with optical communications bus
EP2706376A1 (en) 2012-09-07 2014-03-12 Leica Geosystems AG Laser tracker with hybrid imaging method for expanding measurement range
US9036134B2 (en) * 2013-02-12 2015-05-19 Faro Technologies, Inc. Multi-mode optical measurement device and method of operation
US9746560B2 (en) 2013-02-12 2017-08-29 Faro Technologies, Inc. Combination scanner and tracker device having a focusing mechanism
DE102016107312A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 Faro Technologies Inc. Combined Scanner and Tracker device with a focusing mechanism
US9470793B2 (en) 2013-02-13 2016-10-18 Sikorsky Aircraft Corporation Optical tracking of rotor blade motion
US9188430B2 (en) * 2013-03-14 2015-11-17 Faro Technologies, Inc. Compensation of a structured light scanner that is tracked in six degrees-of-freedom
US9041914B2 (en) 2013-03-15 2015-05-26 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
US9234742B2 (en) 2013-05-01 2016-01-12 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for using gestures to control a laser tracker
US9772173B2 (en) 2013-06-27 2017-09-26 Faro Technologies, Inc. Method for measuring 3D coordinates of a surface with a portable articulated arm coordinate measuring machine having a camera
US9476695B2 (en) * 2013-07-03 2016-10-25 Faro Technologies, Inc. Laser tracker that cooperates with a remote camera bar and coordinate measurement device
US9113154B2 (en) 2013-07-10 2015-08-18 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional measurement device having three-dimensional overview camera
CN103454625B (en) * 2013-08-30 2016-02-24 东风商用车有限公司 A vehicle laser radar scanning mechanism and method for manufacturing
JP6253932B2 (en) * 2013-09-17 2017-12-27 株式会社トプコン Direction detecting device and a surveying system
US9857160B1 (en) 2013-09-24 2018-01-02 TVS Holdings, LLC Multi-mode frequency sweeping interferometer and method of using same
KR20150034046A (en) * 2013-09-25 2015-04-02 엘지디스플레이 주식회사 Apparatus for driving touch screen
JP2015102487A (en) * 2013-11-27 2015-06-04 日立工機株式会社 Laser setting-out apparatus
EP3077768A2 (en) * 2013-12-05 2016-10-12 Trimble AB Distance measurement instrument with scanning function
US9423492B2 (en) * 2013-12-11 2016-08-23 Faro Technologies, Inc. Method for finding a home reference distance using a spherically mounted retroreflector
US9594250B2 (en) 2013-12-18 2017-03-14 Hexagon Metrology, Inc. Ultra-portable coordinate measurement machine
DE102013022018B3 (en) * 2013-12-20 2015-05-21 Trimble Jena Gmbh Optical measuring system
US9488476B2 (en) 2014-02-06 2016-11-08 Faro Technologies, Inc. Apparatus and method to compensate bearing runout in an articulated arm coordinate measurement machine
US10061027B2 (en) * 2014-02-25 2018-08-28 Adsys Controls, Inc. Laser navigation system and method
US10061058B2 (en) * 2014-05-21 2018-08-28 Universal City Studios Llc Tracking system and method for use in surveying amusement park equipment
US9423282B2 (en) 2014-06-12 2016-08-23 Faro Technologies, Inc. Metrology device and a method for compensating for bearing runout error
US9402070B2 (en) 2014-06-12 2016-07-26 Faro Technologies, Inc. Coordinate measuring device with a six degree-of-freedom handheld probe and integrated camera for augmented reality
US10021379B2 (en) 2014-06-12 2018-07-10 Faro Technologies, Inc. Six degree-of-freedom triangulation scanner and camera for augmented reality
US20150377604A1 (en) 2014-06-27 2015-12-31 Faro Technologies, Inc. Zoom camera assembly having integrated illuminator
US9395174B2 (en) 2014-06-27 2016-07-19 Faro Technologies, Inc. Determining retroreflector orientation by optimizing spatial fit
US9454818B2 (en) 2014-06-27 2016-09-27 Faro Technologies, Inc. Method for measuring three orientational degrees of freedom of a cube-corner retroreflector
US9976947B1 (en) 2014-11-24 2018-05-22 TVS Holdings, LLC Position measurement device
US9506744B2 (en) 2014-12-16 2016-11-29 Faro Technologies, Inc. Triangulation scanner and camera for augmented reality
CN104570146B (en) * 2014-12-23 2017-02-22 长春理工大学 Imaging and detection of space debris communication system
US10126415B2 (en) 2014-12-31 2018-11-13 Faro Technologies, Inc. Probe that cooperates with a laser tracker to measure six degrees of freedom
WO2016112301A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Lsp Technologies, Inc. Method and apparatus for use in laser shock peening processes
US9964402B2 (en) 2015-04-24 2018-05-08 Faro Technologies, Inc. Two-camera triangulation scanner with detachable coupling mechanism
US9903934B2 (en) 2015-06-30 2018-02-27 Faro Technologies, Inc. Apparatus and method of measuring six degrees of freedom
US10082521B2 (en) 2015-06-30 2018-09-25 Faro Technologies, Inc. System for measuring six degrees of freedom
DE102017131102A1 (en) 2016-12-29 2018-07-05 Faro Technologies, Inc. System for measuring six degrees of freedom
CN106705879A (en) * 2015-08-06 2017-05-24 赛特株式会社 Object measuring method with use of three-dimensional shape measuring instrument and three-dimensional shape measuring instrument used for measuring method
CN105081627B (en) * 2015-08-13 2017-03-08 江苏北人机器人系统股份有限公司 The method of laser welding wire based on a measurement of the measuring system
CN105403182A (en) * 2015-12-13 2016-03-16 内蒙古北方重工业集团有限公司 Spatial position coordinate real-time measuring device
US9909855B2 (en) 2015-12-30 2018-03-06 Faro Technologies, Inc. Registration of three-dimensional coordinates measured on interior and exterior portions of an object
CN105806309A (en) * 2016-04-19 2016-07-27 上海交通大学 Robot zero calibration system and method based on laser triangulation ranging
CN106197274A (en) * 2016-07-22 2016-12-07 中国商用飞机有限责任公司 Method for digitalized detection of scribed line location degree of die with curved surface
US20180095174A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate measuring device
CN106546214A (en) * 2016-10-20 2017-03-29 西安应用光学研究所 Apparatus and method for testing precision and range of three-degree-of-freedom angles of optical observing and aiming system
CN106546217A (en) * 2016-11-03 2017-03-29 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Target device
CN107088789A (en) * 2017-06-26 2017-08-25 东北大学 Numerical control machine tool spindle axis track measurement device based on fiber laser vibration measurers

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4714339A (en) 1986-02-28 1987-12-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Three and five axis laser tracking systems
US4790651A (en) 1987-09-30 1988-12-13 Chesapeake Laser Systems, Inc. Tracking laser interferometer
US5267014A (en) 1992-04-21 1993-11-30 Bodenseewerk Geratetechnik Gmbh Position and orientation measurement device
US5973788A (en) 1995-10-12 1999-10-26 Metronor Asa System for point-by-point measuring of spatial coordinates
US7230689B2 (en) 2002-08-26 2007-06-12 Lau Kam C Multi-dimensional measuring system
US7312862B2 (en) 2005-03-29 2007-12-25 Leica Geosystems Ag Measurement system for determining six degrees of freedom of an object
US7352446B2 (en) 2004-09-30 2008-04-01 Faro Technologies, Inc. Absolute distance meter that measures a moving retroreflector

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3996577A (en) * 1974-07-29 1976-12-07 International Business Machines Corporation Method and apparatus for the controlled generation of wall-encoded magnetic bubble domains
US4537475A (en) * 1983-04-01 1985-08-27 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Scattering apodizer for laser beams
DE3530922C2 (en) * 1984-08-29 1987-06-04 Optische Werke G. Rodenstock, 8000 Muenchen, De
US5331468A (en) * 1992-11-27 1994-07-19 Eastman Kodak Company Intensity redistribution for exposure correction in an overfilled symmetrical laser printer
JP3264060B2 (en) * 1993-11-04 2002-03-11 三菱自動車工業株式会社 Preceding vehicle detecting mechanism of a motor vehicle travel control device
JPH09113223A (en) * 1995-10-18 1997-05-02 Fuji Xerox Co Ltd Non-contacting method and instrument for measuring distance and attitude
US7800758B1 (en) * 1999-07-23 2010-09-21 Faro Laser Trackers, Llc Laser-based coordinate measuring device and laser-based method for measuring coordinates
JP2001133221A (en) * 1999-11-01 2001-05-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Device and method for measuring three-dimensional position, and recording medium recording three- dimensional position measurement program
US6193371B1 (en) * 2000-03-27 2001-02-27 Richard Snook Keratometer/pachymeter
JP4091746B2 (en) * 2001-02-06 2008-05-28 日清オイリオグループ株式会社 The use of in order to improve the stability of the ultraviolet absorbing agent, an ultraviolet absorber and cosmetics
KR100421428B1 (en) * 2001-04-24 2004-03-09 한국과학기술원 Measurement of 6-degree-of-freedom motions of rigid bodies using a 3-facet mirror
EP2275775B1 (en) * 2002-01-16 2015-09-23 Faro Technologies, Inc. Laser-based coordinate measuring device and laser-based method for measuring coordinates
JP2003254716A (en) * 2002-03-04 2003-09-10 Sony Corp Instrument and method for measuring three-dimensional position and posture, storage medium, and computer program
JP2005010585A (en) * 2003-06-20 2005-01-13 Tdk Corp Holographic optical element, its manufacturing method, and holographic recording system
JP2007504459A (en) * 2003-09-05 2007-03-01 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド Self-compensating laser tracker
EP1659417A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-24 Leica Geosystems AG Method for the determination of the orientation of an orientationindicator
US8989897B2 (en) 2004-11-19 2015-03-24 Dynalog, Inc. Robot-cell calibration
EP1703300A1 (en) * 2005-03-17 2006-09-20 Leica Geosystems AG Method and system for determining position and orientation of an object
WO2007079601A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Leica Geosystems Ag Tracking method and measuring system comprising a laser tracker
US7576836B2 (en) * 2006-04-20 2009-08-18 Faro Technologies, Inc. Camera based six degree-of-freedom target measuring and target tracking device
JP2008249375A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Topcon Corp Three-dimensional position measuring apparatus
JP5244339B2 (en) * 2007-06-20 2013-07-24 株式会社ミツトヨ The method of restoring tracking type laser interferometer and a tracking type laser interferometer
JP5624615B2 (en) * 2009-06-23 2014-11-12 ライカ・ジオシステムズ・アクチェンゲゼルシャフトLeica Geosystems Ag Tracking method measuring system having, and a laser tracker

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4714339A (en) 1986-02-28 1987-12-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Three and five axis laser tracking systems
US4714339B1 (en) 1986-02-28 1997-03-18 Us Army Three and five axis laser tracking systems
US4714339B2 (en) 1986-02-28 2000-05-23 Us Commerce Three and five axis laser tracking systems
US4790651A (en) 1987-09-30 1988-12-13 Chesapeake Laser Systems, Inc. Tracking laser interferometer
US5267014A (en) 1992-04-21 1993-11-30 Bodenseewerk Geratetechnik Gmbh Position and orientation measurement device
US5973788A (en) 1995-10-12 1999-10-26 Metronor Asa System for point-by-point measuring of spatial coordinates
US6166809A (en) 1995-10-12 2000-12-26 Metronor Asa System for point-by-point measuring of spatial coordinates
US7230689B2 (en) 2002-08-26 2007-06-12 Lau Kam C Multi-dimensional measuring system
US7352446B2 (en) 2004-09-30 2008-04-01 Faro Technologies, Inc. Absolute distance meter that measures a moving retroreflector
US7312862B2 (en) 2005-03-29 2007-12-25 Leica Geosystems Ag Measurement system for determining six degrees of freedom of an object

Also Published As

Publication number Publication date Type
GB2477902B (en) 2013-09-18 grant
US20130250285A1 (en) 2013-09-26 application
CN103698769A (en) 2014-04-02 application
DE112009005524B3 (en) 2018-01-25 grant
JP2014066728A (en) 2014-04-17 application
CN102216803A (en) 2011-10-12 application
US8525983B2 (en) 2013-09-03 grant
GB2477902A (en) 2011-08-17 application
US20100128259A1 (en) 2010-05-27 application
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